李志堂

摘要：利用Midas/GTS，对模型进行动力分析，通过对比不同爆破深度围岩的应力及位移计算结果，初步探讨不同爆破深度对围岩的影响。模拟计算结果表明，当爆破深度较小时，爆破时围岩受力及位移较为均匀；而爆破深度较大时，围岩受力及位移则集中于隧道轮廓两侧拱腰处。模拟结果对隧道钻爆开挖施工中超欠挖控制具有一定的指导意义。

关键词：隧道；钻爆施工；爆破；动力分析；数值模拟

1 引言

为加快施工进度，在隧道钻爆开挖施工中，通常做法是加深炮眼，加大每循環炸药用量，从而增大每循环开挖的进尺，提高钻爆开挖效率。这使围岩受扰动增大，对围岩造成严重损伤，破坏围岩稳定性，直接导致隧道过度超挖，甚至坍塌。隧道超挖会增加处理成本。而围岩受损则会对隧道后续施工及后期运营造成安全隐患。本文尝试利用Midas/GTS软件，建立三维地质模型，并对模型进行动力分析，进而初步探讨不同爆破深度对围岩的影响。

2 建立模型及爆破荷载分析

建立模型的基本过程：（1）选定岩土体本构模型：选用摩尔库伦准则；（2）地质模型特征值分析，确定固定周期；（3）确定边界条件：选用粘性边界；（4）根据相关材料物理力学参数及爆破参数，计算出等效爆破荷载时程函数，并加载于隧道开挖轮廓面上，以模拟隧道开挖周边眼爆破所产生的荷载。

2.1 建立模型

根据某隧道的工程地质条件，建立三维地质模型，其尺寸为60m×30m×80m，见图1。

2.2 模型特征值分析

通过特征值分析，得到结构的主要动力特性包括：振型、自振周期（自振频率）、振型参与系数等。……