公路孔桩爆破振动动力响应规律研究
时间：2022-10-28 来源：博通范文网 本文已影响 人 
材料的力学模型采用岩土工程中常用的莫尔一库伦本构模型;初期支護的C25钢筋混凝土采用线弹性本构模型。数值计算所采用的岩土和初期支护力学结构参数如表2所示。
2.3爆破荷载的施加
孔桩爆破时，采用的是不耦合装药结构，炸药均为2#岩石乳化炸药。孔桩爆破采用的炮眼有两种，分别为周边眼和掏槽眼，炮眼布置和纵断面图如图6所示。
分布于周边的为周边眼，取6个均匀分布。分布于中心处的为掏槽眼，取3个均匀分布。
炸药及选用的两种炮孔的详细参数如表3所示。
在模型中施加合适的爆破荷载是进行爆破振动数值模拟最关键的一步。一般来说，将随时程变化的爆破荷载施加在炮孔孔壁上进行动力求解可以取得很好的效果。但相对于整个模型来说，炮孔直径很小，在处理建模时很难将炮孔单元建立出来，且微小炮孔的存在使得网格的划分存在很大的困难。因此，对爆破荷载的施加方法需要采用合理的等效方法来实现。本项目采用的合理等效方法为将等效后的爆破荷载直接施加在孔桩护壁上。
取所有模型中等效爆破荷载的加载时段为1ms，卸载时段为9ms，持续时间段为100ms。其荷载的时程曲线如图7所示。
3数值计算结果分析
3.1不同爆源深度下地表振动特征分析
图8为孔口部位引出的一条过桩圆心的线，在此监测线上取峰值振速并作图，研究孔桩爆破过程中振速沿孔口轴向的传播衰减规律，如图9所示。
由图9可知孔桩爆破过程中，轴向振速同爆源距离成负相关，即爆源距越大则轴向振速越小。爆源深度越小，孔口部位的振速越大;爆源深度越大，在孔口处地表衰减的程度越大。在孔口位置的振动速度最大，然后迅速衰减，并且在孔口周边3.60m范围以内衰减程度最快，而且爆源深度越小，衰减越快;爆源距为15m时，振速率先衰减到O;在轴向距离为22.83m时，振动速度几乎都衰减为0。
3.2不同岩土层厚度下地表振动特征分析
图10为分层岩土体的孔桩爆破数值模型，模型中孔桩所在岩土体范围近似一个半径为200m、高度为150m的圆柱形。上层为土层，下层为灰岩。其中孑L桩半径为0.85m，护壁厚度为0.2m。数值计算所采用的岩土和初期支护力学结构参数如表4所示。
依次选择土体覆盖层厚度d=1m、2m、3m、4m、5m，研究不同岩土层厚度下孔口周边岩土体的振动特征。孔口测点的布置同图8。
研究土体覆盖层厚度对孔桩爆破的影响时，控制灰岩弹性模量E=35.269GPa和爆源深度6m不变，令上层土体的厚度分别为1m.2m.3m.4m、5m。
图11为不同土体的厚度时孔口周边岩土体的振速传播衰减图。观察图11可知，在轴向距离的5m范围内，轴向振速同土体厚度成正相关，即土体越厚则振速越大，并且土体越厚，在此范围内的衰减程度越大;在5m范围以外，振速受土体厚度的影响较小。
4结语
通过现场测试和不同爆源深度、不同岩土厚度及岩性特征下对地表岩土体振动特征的数值计算，结果表明：
（1）爆源距15m范围内，质点振动速度衰减较快，随后表现较平缓;随着孔深逐渐加深，地表相应质点峰值振动速度随之略减小。
（2）爆源深度越小，孔口部位的振速越大;爆源深度越大，在孔口处地表衰减的程度越大。
（3）在垂直轴向距离的5m范围内，土体越厚则振速越大，并且土体越厚，在此范围内的衰减速率越大;在5m范围以外，振速受土体厚度的影响较小。
（4）孔桩爆破过程中，总体规律是孔口位置的振动速度最大，然后迅速衰减，即质点峰值振速与爆源距离成负相关。当爆源深度变化时，爆源深度越小，近区衰减越快。一定范围内（5m），振速同土体厚度成正相关，即土体越厚则振速越大;该范围以外，振速受土体厚度的影响较小。
（5）由现场测试及数值计算可知，由于孔桩爆破装药量较小，故随着地震波的传播，距爆源较远质点振动速度衰减较快，且较小，故孔桩爆破施工中应将飞石防护作为重点，若有孔桩离建筑物过近的特例，也要重点关注。
