隧道水壓爆破中不同軸向裝藥結(jié)構(gòu)的地表振動響應(yīng)規(guī)律研究

摘要： 為探明隧道水壓爆破中不同裝藥結(jié)構(gòu)對地表振動響應(yīng)特性的影響，依托沈白高速新賓隧道Ⅳ級圍巖爆破開挖開展了相關(guān)現(xiàn)場試驗，對比了常規(guī)裝藥、孔口水間隔裝藥、孔底水間隔裝藥及兩端水間隔裝藥條件下爆破誘發(fā)地表振動峰值（PPV）及主頻（DF），并借助數(shù)值模擬進一步分析了不同裝藥結(jié)構(gòu)下地表振動響應(yīng)規(guī)律。研究結(jié)果表明：相比于常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)，水壓爆破轉(zhuǎn)化為爆破振動的能量降低，爆破誘發(fā)地表振動PPV減小而DF相對較高；沿隧道掌子面橫斷面5 m范圍內(nèi)，常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)誘發(fā)的振動峰值會超過允許的振動峰值，不利于地表建構(gòu)物振動安全控制；采用水壓爆破時，在炮孔內(nèi)布設(shè)水袋一端，爆炸轉(zhuǎn)化為振動能的比例相對較小，誘發(fā)PPV降低；但沿炮孔內(nèi)布設(shè)水袋一端反方向爆破誘發(fā)的PPV則相對較高。在隧道掘進爆破作業(yè)中，推薦使用兩端水間隔裝藥以保證振動能量的均勻分布，降低炮孔兩側(cè)地表振動，從而減小爆破開挖對地表建構(gòu)物的擾動。

關(guān)鍵詞： 隧道工程； 地表振動； 水壓爆破； 裝藥結(jié)構(gòu)

中圖分類號： U451⁺.2；U455.6""" 文獻標志碼： A""" 文章編號： 1004-4523（2025）01-0172-08

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2025.01.019

Ground surface vibration response law of different axial charge structures in tunnel hydraulic blasting

ZHAO Licai^1，2

（1.The Third Engineering Co.， Ltd.， China Railway 19th Bureau Group Corporation Limited，Shenyang 110136， China；2.Department of Civil and Construction Engineering， National Taiwan University of Science and Technology， Taipei 10607，China）

Abstract： To investigate the influences of charge structures on the blast-induced ground vibration characteristics in hydraulic blasting， several onsite experiments were conducted in the context of Xinbin tunnel at the Shenyang to Jilin Expressway. Based on the onsite experiments， the peak particle velocity （PPV） and dominant frequency （DF） were analyzed under different kinds of charge structures， which includes the normal charge structure， the water bags located in the top of blasthole， the water bags located in the" blasthole collar and the water bags located in the both ends of blasthole. In addition， the distribution laws of ground vibration under different charge structures were further studied using numerical simulation. The research results indicated that， compared with the normal charge structures， less explosive energy is converted into vibration energy in hydraulic blasting， resulting in smaller PPVs and higher DFs. Within 5 m of the cross section along the tunnel excavation face， the PPVs of blasting vibration under the normal charge structure exceed the vibration safety criteria， which is adverse for the safety control of ground structures. The converted vibration energy is relatively smaller along the direction of water bags in blasthole， but on the opposite direction of the blastholes more explosive energy is converted into vibration energy. In tunnel blasting excavation， the charge structure of the water bags located in the both ends of blasthole was recommended to promote the uniform distribution of vibration energy and minimize the disturbance to the surrounding structures.

Keywords： tunnel engineering；ground surface vibration；hydraulic blasting；charge structures

現(xiàn)階段，鉆孔爆破以其經(jīng)濟高效的特點仍是隧道施工中一種常見的開挖手段，且隨著綠色、精細化爆破概念的提出，水壓爆破正在被廣泛應(yīng)用于隧道施工^［1?3］。實際工程中，水壓爆破主要通過在炮孔內(nèi)部添加水袋的方式以減少爆破產(chǎn)生的煙塵，改善爆破效果^［4?6］。然而水壓爆破中炮孔裝藥結(jié)構(gòu)的不同勢必會導(dǎo)致爆炸能量分配的差異，進而影響其爆破振動特性。

近年來，大量學(xué)者針對水壓爆破開展了相關(guān)研究，如王海洋等^［7］采用理論分析和數(shù)值模擬的方式揭示了層狀巖體中水壓爆破應(yīng)力波的傳播機理，并探究了層理面位置及其介質(zhì)屬性對水壓爆破應(yīng)力波傳播的影響作用規(guī)律。王新明^［8］依托青島地鐵1號線，對比了水壓爆破及常規(guī)爆破技術(shù)在TBM導(dǎo)洞擴挖中的爆破效果及環(huán)境效益。邵珠山等^［9］通過理論分析闡明了水壓爆破過程中應(yīng)力波在巖體中傳播機制及巖石破裂的全過程，并總結(jié)了沖擊波在水中的傳播規(guī)律。蔡永樂等^［10］采用超動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)，分析了模擬煤體中的爆炸應(yīng)變，并對比了水、空氣兩種不耦合介質(zhì)對煤體爆破作用的影響。

巖石爆破中炮孔裝藥結(jié)構(gòu)的不同也會導(dǎo)致爆炸能量分配的差異，進而影響爆破效果，趙曉明等^［11］對光面爆破周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，并開展了相關(guān)數(shù)值模擬及現(xiàn)場試驗驗證了不同藥卷間距下的爆破效果。HOU等^［12］采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗的方式，探究了不同裝藥結(jié)構(gòu)下爆炸能量的分配情況，并提出了相應(yīng)的炮孔優(yōu)化措施。曹桂祥等^［13］開展了相關(guān)現(xiàn)場爆破試驗，分析了常規(guī)爆破及復(fù)合裝藥爆破的地震波傳播規(guī)律。馮涵等^［14］以Heelan理論解為基礎(chǔ)，研究了水封裝藥結(jié)構(gòu)下遠場位置處振動速度的解析解，探究了不同水介質(zhì)段長度與炸藥段長度的比例對爆破振動的影響，并進行了現(xiàn)場試驗。

綜上，現(xiàn)有關(guān)于水壓爆破及炮孔裝藥結(jié)構(gòu)的研究已有大量成果，但水壓爆破中水袋位置的不同亦會影響爆炸能量分配，進而導(dǎo)致爆破振動特性的差異，而關(guān)于水壓爆破中不同裝藥結(jié)構(gòu)對地表振動響應(yīng)規(guī)律的研究少有報道。本文依托沈白高速新賓隧道Ⅳ級圍巖爆破開挖，開展了相關(guān)現(xiàn)場試驗，對比了不同裝藥結(jié)構(gòu)下水壓爆破誘發(fā)地表振動特性的差異。并借助有限元數(shù)值模擬進一步分析了水壓爆破中裝藥結(jié)構(gòu)對地表振動的影響作用規(guī)律，相關(guān)研究成果對于進一步推動水壓爆破在復(fù)雜條件下隧道開挖中的應(yīng)用具有重要意義。

1 現(xiàn)場爆破試驗

1.1 工程概況

新賓隧道位于撫順市新賓縣，是沈白高速中的控制性工程。隧道全長10175 m，最大埋深為25 m。隧道穿越地層圍巖以礫巖及泥質(zhì)砂巖為主，節(jié)理裂隙極發(fā)育，圍巖結(jié)構(gòu)呈松軟結(jié)構(gòu)或松散角礫狀碎塊結(jié)構(gòu)，圍巖等級以Ⅳ級圍巖為主。隧道上方為居民建筑保護區(qū)，存在大量土坯房及磚瓦房，且部分房屋墻體表面出現(xiàn)可見裂縫。為減小對既有建構(gòu)物的擾動，防止爆破誘發(fā)振動導(dǎo)致建構(gòu)物的失穩(wěn)破壞，在隧道下穿施工中，采用了水壓光面爆破技術(shù)，并針對不同的炮孔裝藥結(jié)構(gòu)開展了相關(guān)對比試驗。

1.2 現(xiàn)場試驗設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，隧道主要采用三臺階法進行開挖，而上臺階與保護區(qū)間距最小，爆破對既有建構(gòu)物的擾動最大，故現(xiàn)場試驗主要依托某段上臺階爆破開挖展開。圖1為上臺階爆破炮孔布置圖，可知上臺階爆破共包含84個炮孔，其中掏槽孔6個，擴槽孔10個，崩落孔39個，周邊孔44個，各段炮孔間均采用毫秒微差雷管進行延時爆破。隧道循環(huán)進尺為3 m，為保證掏槽效果，掏槽孔深度設(shè)置為3.5 m，其余炮孔深度均為3.2 m。

掏槽孔爆破形成的槽腔質(zhì)量往往決定了隧道爆破開挖效果的好壞，且相比于其他炮孔，掏槽孔炸藥單響較大，爆破誘發(fā)的振動更易對既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動。故現(xiàn)場試驗中，針對掏槽孔，設(shè)置了常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)、兩端水間隔裝藥結(jié)構(gòu)、孔口水間隔裝藥結(jié)構(gòu)及孔底水間隔裝藥結(jié)構(gòu)，以探究水壓爆破中不同裝藥結(jié)構(gòu)對地表振動響應(yīng)規(guī)律的影響，具體裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。此外，于地表設(shè)置振動測點以監(jiān)測現(xiàn)場爆破誘發(fā)的振動，測點位于隧道正上方，距離掌子面距離為5 m，具體位置分布如圖3所示。現(xiàn)場測試中采用TC?4850型記錄儀監(jiān)測爆破誘發(fā)振動信號，并采用速凝石膏將傳感器與基巖緊密粘接，現(xiàn)場振動監(jiān)測點埋設(shè)和數(shù)據(jù)采集具體如圖4所示。

1.3 試驗結(jié)果分析

圖5為常規(guī)裝藥下測點監(jiān)測振動時程曲線。由圖5可知，前三段爆破振動波形分界明顯，其中掏槽孔爆破誘發(fā)最大振動速度為0.413 cm/s，明顯大于其余段炮孔爆破誘發(fā)的振動速度。需說明的是，受爆破延時的影響，部分崩落孔及光爆孔誘發(fā)的振動產(chǎn)生疊加，故這里僅分析了前三段炮孔爆破誘發(fā)的振動。此外，表1統(tǒng)計了不同裝藥結(jié)構(gòu)下，前三段炮孔爆破誘發(fā)的PPV。由表1可知，不同裝藥結(jié)構(gòu)下，掏槽孔爆破誘發(fā)的振動均大于其余段炮孔誘發(fā)的振動，這主要是由于第一段掏槽孔在單個自由面條件下起爆，炮孔所受夾制作用較大，進而導(dǎo)致更多炸藥能量轉(zhuǎn)化為振動能。此外，對于不同裝藥結(jié)構(gòu)，常規(guī)裝藥爆破誘發(fā)的振動均大于水壓爆破。

圖6采用時?能分析^［15］的方式計算了不同裝藥結(jié)構(gòu)下掏槽孔爆破誘發(fā)振動的時?能密度曲線，由圖6可知，不同裝藥結(jié)構(gòu)下能量峰值均出現(xiàn)在0.11 s左右，且不同裝藥結(jié)構(gòu)下總能量存在顯著差異。當(dāng)采用常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)時，振動總能量為5.4×10^-2 J，孔口水間隔裝藥與兩端水間隔裝藥下振動總能量大體相同，分別為4.08×10^-2 J及3.94×10^-2 J，而采用孔底水間隔裝藥時振動總能量為2.42×10^-2 J，明顯小于其他裝藥結(jié)構(gòu)。

當(dāng)采用常規(guī)炮孔裝藥結(jié)構(gòu)，即炮孔內(nèi)部主要以空氣為不耦合介質(zhì)時，在炸藥爆炸產(chǎn)生爆轟波的作用下，炮孔內(nèi)空氣被壓縮，爆轟波能量產(chǎn)生較多損失。而當(dāng)采用水壓爆破時，炮孔內(nèi)以水作為不耦合介質(zhì)，相比于空氣，水的流動黏度較大，且具有不可壓縮性，爆轟波能量損失相對較小。此外，水的密度遠大于空氣的密度，炸藥在水中爆炸后氣體產(chǎn)物的膨脹速度比在空氣中小得多，進而導(dǎo)致作用于炮孔壁上的荷載減小，持續(xù)時間增長，更多比例的爆炸能量用于使巖石破碎，轉(zhuǎn)化為爆破振動的能量比例降低。對于不同的水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用孔底水間隔裝藥時，其爆破誘發(fā)的振動峰值及能量最小。這主要是由于當(dāng)水袋位于孔底時，水介質(zhì)會降低作用于孔底位置的爆破荷載，從而減小孔底方向轉(zhuǎn)化為爆破振動的能量，降低隧道未開挖方向的爆破振動。

圖7采用傅里葉變換的方式^［16］得到了常規(guī)裝藥下不同段掏槽孔爆破誘發(fā)振動幅頻譜。由圖7可知，受自由面條件的影響，掏槽孔爆破誘發(fā)的振動主頻明顯小于擴槽孔。圖8又提取了不同裝藥結(jié)構(gòu)下掏槽孔（MS1）爆破誘發(fā)的振動主頻。圖8表明當(dāng)采用常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)時，掏槽孔爆破誘發(fā)的振動主頻為36 Hz，而采用水壓爆破時，不同裝藥結(jié)構(gòu)下爆破振動主頻基本一致，均集中在50～60 Hz，明顯小于常規(guī)裝藥。綜上可知，相比于常規(guī)裝藥，不同裝藥結(jié)構(gòu)下水壓光面爆破誘發(fā)PPV較小，而DF則相對較大，更有利于減小對既有建構(gòu)物的振動損傷。

2 不同裝藥結(jié)構(gòu)下地表振動響應(yīng)規(guī)律模擬分析

2.1 模型建立

為進一步探究不同裝藥結(jié)構(gòu)下地表的振動響應(yīng)特性，建立了如圖9所示數(shù)值計算模型。模型尺寸為60 m×60 m×40 m，炮孔半徑為42 mm，網(wǎng)格數(shù)量為20377840個單元。參考現(xiàn)場試驗，隧道埋深設(shè)置為18.3 m，初期支護厚度為2 cm。模型上表面設(shè)置為自由面，其余邊界均施加無反射邊界條件，以避免模型邊界產(chǎn)生反射拉應(yīng)力波的影響。模型中炸藥采用ALE網(wǎng)格，巖體采用Lagrange網(wǎng)格，兩者之間的荷載通過流?固耦合算法實現(xiàn)。此外，在隧道正上方模型表面設(shè)置振動測點，測點間距為5 m，沿隧道縱向及橫向均勻分布，具體位置如圖9所示。根據(jù)現(xiàn)場試驗，建立了四種不同裝藥結(jié)構(gòu)下的數(shù)值模型，具體炮孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖10所示。掏槽孔間距為0.8 m，堵塞長度為0.5 m，不耦合介質(zhì)（空氣、水袋）長度為0.6 m，炸藥長度為2.4 m。由現(xiàn)場試驗可知，隧道上斷面掏槽孔爆破誘發(fā)振動PPV最大，且DF相對較低，易對既有建構(gòu)物產(chǎn)生損傷擾動，故為提升計算效率，數(shù)值模擬中主要分析了掏槽孔爆破誘發(fā)振動。

2.2 參數(shù)選取

巖石本構(gòu)采用一種與應(yīng)變率相關(guān)且?guī)в惺У膹椝苄圆牧螹AT_PLASTIC_KINEMATI。該模型能夠描述巖石材料速率、隨動強化及各向同性效應(yīng)，經(jīng)常用于模擬爆破荷載激勵下巖石的本構(gòu)^［17?18］。模型的應(yīng)力?應(yīng)變關(guān)系近似可用兩段直線表示，其中第一段直線的斜率可近似為材料的彈性模量，第二段直線的斜率則等于切線模量。MAT_PLASTIC_KINEMATI模型的屈服應(yīng)力與塑性應(yīng)變、應(yīng)變率之間的關(guān)系可由下式表示：

（1）

式中，σ₀為初始屈服應(yīng)力；為應(yīng)變率；ε為有效塑性應(yīng)變；β為硬化參數(shù)；E_p為塑性硬化模量；C和P為應(yīng)變率參數(shù)。其中，E_p可由下式表示：

（2）

式中，E為材料的彈性模量；E_t為切線模量。

參考文獻［18］，具體的巖石的物理力學(xué)參數(shù)取值如表2所示。

初期支護采用Riedl?Hiermaier?Thoma模型（RHT模型）。RHT模型綜合考慮了應(yīng)變硬化、軟化和應(yīng)力偏量三不變量的影響，能夠有效描述材料從彈性到失效的全過程。此外，該模型進一步采用彈性極限面、失效面及殘余失效面來分別描述巖石的初始屈服強度、失效強度及殘余強度的演化規(guī)律。該模型已被廣泛用于混凝土等在沖擊荷載作用下的振動響應(yīng)特性。其失效方程具體如下：

（3）

式中，p、θ分別為壓力和Lode角；為歸一化后的壓力；R₃（θ）為偏平面上的角偶函數(shù)；F_rate（ε）為應(yīng)變率強化因子；Y（p）為壓縮子午線上的等效應(yīng)力強度；f_c為單軸抗壓強度；為層裂強度；P為標準化靜水壓力；A、N為材料常數(shù)；

此外該模型在HJC本構(gòu)模型損傷演化基礎(chǔ)上，引入了損傷變量D來描述參數(shù)失效面，并假定損傷是非彈性應(yīng)變的累計，表達式如下：

（4）

式中，D₁和D₂為損傷常數(shù)；ε為失效應(yīng)變；ε為最小失效應(yīng)變。參考文獻［19］，初期支護RHT本構(gòu)模型參數(shù)取值如表3所示。

采用Jones?Wilkins?Lee（JWL）狀態(tài)方程模擬炸藥爆轟過程的壓力、能量以及體積之間的關(guān)系。由JWL狀態(tài)方程決定的爆轟產(chǎn)物的壓力可由下式表示：

（5）

式中，P_d為爆轟產(chǎn)物的壓力；A₁、B₁、R₁、R₂、ω均為與炸藥性質(zhì)相關(guān)的獨立常數(shù)；V為爆轟產(chǎn)物的相對體積；E₀為初始體積內(nèi)能。參考文獻［18］，炸藥的相關(guān)參數(shù)取值如下：初始爆轟壓力P_d0=5.15 GPa，A₁=48 GPa，B₁=1.8 GPa，R₁=3.9，R₂=1.11，ω=0.33，密度ρ=980 kg/m³，初始爆轟速度c_d=4500 m/s。

參考文獻［20］，空氣狀態(tài)方程采用*Eos_LINEAR_POLYNOMIAL進行定義，主要參數(shù)取值為，，，。

水的狀態(tài)方程也采用*Eos_LINEAR_POLYNOMIAL進行定義，其主要參數(shù)取值為，"Pa，，，，，，。

2.3 對比驗證

圖11將現(xiàn)場試驗常規(guī)裝藥下第一段掏槽孔爆破誘發(fā)的振動波型與數(shù)值計算結(jié)果展開對比。可以看出現(xiàn)場實測振動PPV為0.413 cm·s^-1，而數(shù)值模擬計算振動PPV為0.61 cm·s^-1。現(xiàn)場實測振動峰值要小于數(shù)值計算結(jié)果，考慮應(yīng)是實際巖體中往往存在大量微裂隙或缺陷，而數(shù)值模擬中則假定模型材料各向均勻，但數(shù)值計算結(jié)果與現(xiàn)場實測波形的變化趨勢及持續(xù)時間基本一致。由此說明，本文所采用數(shù)值模型及計算參數(shù)是合理的。

2.4 數(shù)值計算結(jié)果分析

圖12為常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)下隧道已開挖方向與未開挖方向爆破開挖誘發(fā)PPV。不同開挖方向，隨著與掌子面距離的增加，PPV均逐漸降低，且衰減速度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。此外，隧道已開挖方向PPV最大值為0.448 cm/s，而未開挖方向最大PPV為0.61 cm/s，這主要是由于相對于已開挖方向測點，隧道未開挖方向測點與爆源中心的距離較近，故爆破誘發(fā)PPV相對較大。

圖13為不同裝藥結(jié)構(gòu)下沿隧道縱向爆破振動PPV的變化規(guī)律。由圖13可知，沿不同方向，常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)下爆破誘發(fā)PPV均明顯大于水壓爆破。相比于常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)，水壓爆破中采用水作為不耦合介質(zhì)，由于水具有不可壓縮性，且其流動黏度較大，水中爆轟產(chǎn)物膨脹速度降低，作用于炮孔壁上的荷載減小，持續(xù)時間增長，進而導(dǎo)致爆破誘發(fā)PPV降低。此外，水壓爆破中，針對不同的裝藥結(jié)構(gòu)，爆破誘發(fā)振動變化規(guī)律也有所不同。對于隧道未開挖方向，孔口水間隔下爆破誘發(fā)振動PPV最大為0.41 cm/s，明顯大于兩端水間隔裝藥及孔口水間隔裝藥，但隨著與掌子面距離的增加，PPV快速衰減，并最終穩(wěn)定在0.1 cm/s左右；而對于隧道已開挖方向，孔底水間隔裝藥下爆破誘發(fā)振動PPV則要大于兩端水間隔裝藥及孔口水間隔裝藥。由此可見，水壓爆破中不同裝藥結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致爆破能量分布的差異，對于炮孔內(nèi)布設(shè)水袋一側(cè)，爆破荷載作用峰值低、時間長，更多的能量用于巖石的破碎，進而導(dǎo)致轉(zhuǎn)化為爆破振動的能量降低。

圖14為不同裝藥結(jié)構(gòu)下PPV沿隧道橫向的變化規(guī)律。參考現(xiàn)有的振動安全控制標準^［21］，不同振動主頻范圍內(nèi)所允許的爆破振動速度不同。由1.3節(jié)的分析可知，常規(guī)裝藥誘發(fā)振動主頻為36 Hz，且現(xiàn)場保護區(qū)主要以土坯房及磚瓦房為主，故其允許振速應(yīng)為0.9 cm/s，而水壓爆破誘發(fā)振動主頻介于50～60 Hz，其允許振速應(yīng)為1.5 cm/s。由圖14可知，常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)下爆破誘發(fā)振動PPV最大為1.78 cm/s，明顯大于現(xiàn)有爆破振動安全控制標準^［21］中的允許振速0.9 cm/s，當(dāng)距離隧道中心線5 m時，爆破誘發(fā)PPV衰減為1.18 cm/s。故對于常規(guī)裝藥，爆破誘發(fā)振動主要影響隧道中心線兩側(cè)5 m范圍內(nèi)的建構(gòu)物。而水壓爆破時，由于爆破誘發(fā)振動主頻相對較高，且不同裝藥結(jié)構(gòu)下爆破誘發(fā)PPV最大值均小于1.5 cm/s，故水壓爆破基本能夠滿足現(xiàn)有的振動安全控制標準。

由上述分析可知，相比于常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)，采用水壓光面爆破更能夠有效降低爆破開挖對地表建構(gòu)物的擾動。且針對不同的水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)，爆破誘發(fā)振動也有所不同，當(dāng)采用孔底水間隔裝藥時，受水介質(zhì)的影響，炮孔孔底位置用于巖石破碎的爆炸能量增多，轉(zhuǎn)化為爆破振動的能量減少，但孔口位置轉(zhuǎn)化為爆破振動的能量相對較多；而采用孔口水間隔裝藥雖能保證孔口位置地表振動滿足標準要求，但孔底位置爆破誘發(fā)振動相對較大。因此，實際工程推薦采用兩端水間隔裝藥，以保證振動能量的均勻分布，從而降低對地表建構(gòu)物的擾動。

3 結(jié)" 論

本文依托沈白高速新賓隧道，采用現(xiàn)場試驗及數(shù)值模擬的方式對比了水壓爆破中不同裝藥結(jié)構(gòu)下地表振動響應(yīng)特性，主要得出了以下結(jié)論：

相比于常規(guī)裝藥結(jié)構(gòu)，水壓爆破中采用水作為不耦合介質(zhì)，提高了爆炸能量利用率，減小了轉(zhuǎn)化為爆破振動的能量，爆破誘發(fā)地表振動峰值較低，而主頻相對較高，更有利于降低爆破開挖對地表建構(gòu)物的振動擾動。

水壓爆破中不同裝藥結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致爆破振動能量分布的差異，炮孔內(nèi)布置水袋一端，受水介質(zhì)的影響，爆炸能量轉(zhuǎn)化為振動能的比例相對較小。

采用孔底（孔口）水間隔裝藥會對炮孔內(nèi)無水袋一側(cè)地表建構(gòu)物產(chǎn)生較大擾動，不利于振動安全控制，現(xiàn)場實際中推薦使用兩端水間隔裝藥以保證振動能量的均勻分布，降低炮孔兩側(cè)地表振動。

需說明的是本文僅分析了隧道單次爆破開挖地表振動響應(yīng)特性，而實際工程中隧道開挖往往會涉及到多次循環(huán)爆破，故在接下來的研究中還需開展相關(guān)現(xiàn)場試驗以得出更具普適性的結(jié)論。

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通信作者："趙立財（1985—），男，博士，正高級工程師。E-mail：zhaolicai1314@foxmail.com

基金項目："遼寧省“興遼英才計劃”青年拔尖人才資助項目（XLYC2007146）；中鐵十九局集團有限公司科技研究開發(fā)計劃項目（2021-B03）