本發明屬于爆破，涉及一直爆破安全評價方法，尤其涉及一種樁基結構爆破振動安全評價方法。

背景技術：

1、近年來，隨著城市發展，城區爆破工程活動日益增多，包括基坑爆破開挖、地鐵隧道爆破開挖、建構筑物爆破拆除等等。評估爆破振動有害效應對鄰近建筑的影響是保障生命財產安全和工程項目按期交付的關鍵。現階段的城區建筑物爆破安全評價單純依靠《爆破安全規程(gb6722-2014)》中建議的質點安全允許振速，此規范提出的參考值都是經驗性的，籠統的，不能根據工程特點提供靈活的判斷標準。并且，此規范對諸如高架橋、民用建筑的樁基結構爆破振動安全允許振速沒有明確規定，且缺乏一種鄰近樁基結構爆破施工的安全裝藥量和安全爆距的評估手段。

技術實現思路

1、為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種能為樁基結構爆破振動安全評價提供科學依據、能幫助爆破施工方案的確定以及可保障爆破施工過程的質量和安全的樁基結構爆破振動安全評價方法。

2、為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種樁基結構爆破振動安全評價方法，其特征在于：所述樁基結構爆破振動安全評價方法包括以下步驟：

4、1)獲取樁基結構參數信息；

5、2)基于步驟1)得到的樁基結構參數信息構建有限元模型；

6、3)設定單次爆破條件，并基于單次爆破條件對步驟2)構建得到的有限元模型進行計算，得到單次爆破模擬結果；

7、4)基于步驟3)得到的單次爆破模擬結果確認樁基結構爆破振動易損點和監測點；

8、5)設定多次爆破條件，并基于多次爆破條件對步驟2)構建得到的有限元模型進行計算，得到多次爆破模擬結果；所述多次爆破模擬結果包括不同裝藥量以及不同爆距情況下的易損點最大拉應力和監測點最大振速；

9、6)根據步驟5)得到的多次爆破模擬結果進行擬合，得到擬合結果；

10、7)基于步驟1)所得到的樁基結構參數信息以及步驟6)所得到的擬合結果評價樁基結構爆破振動安全性。

11、優選地，本發明所采用的步驟1)中所述樁基結構參數信息包括樁基材料參數、巖土體的材料參數以及樁基幾何信息；所述樁基材料參數包括混凝土的密度、彈性模量、泊松比以及抗拉強度。

12、優選地，本發明所采用的步驟2)的具體實現方式是：

13、2.1)將混凝土和巖土體采用solid164實體單元建模，得到混凝土巖土體模型；

14、2.2)將鋼筋采用beam161梁單元建模，得到鋼筋模型；

15、2.3)將步驟2.1)得到的混凝土巖土體模型以及步驟2.2)得到的鋼筋模型采用共節點方法進行連接；

16、2.4)將炸藥和空氣劃分為多物質ale網格，將其余部分劃分為拉格朗日網格，并通過流固耦合關鍵字將ale網格和拉格朗日網格進行耦合；

17、2.5)將巖土體四周和底部設置為無反射邊界條件；

18、2.6)將樁基頂部設置為固定約束，得到有限元模型。

19、優選地，本發明所采用的步驟3)中所述單次爆破條件是模擬符合實際爆破工況的一種裝藥量以及模擬符合實際爆破工況的一種爆距；所述單次爆破模擬結果包括第一應力分布以及第二應力分布；所述第一應力分布是樁基結構單元的最大拉應力與樁基結構單元所在深度的關系曲線；所述樁基結構單元是有限元模型劃分得到的單元網格；所述第二應力分布為樁基結構頂部橫截面上單元最大拉應力與樁基結構頂部所在方位角的關系曲線。

20、優選地，本發明所采用的步驟4)中所述易損點位于第一應力分布最大值對應的深度和第二應力分布最大值對應的方位角；所述監測點為有限元模型中與實際爆破施工現場振動傳感器點位相同的單元。

21、優選地，本發明所采用的步驟5)中所述多次爆破條件是模擬符合實際爆破工況的不同裝藥量以及模擬符合實際爆破工況不同爆距。

22、優選地，本發明所采用的步驟6)的具體實現方式是：

23、6.1)采用最小二乘法對不同裝藥量以及不同爆距情況下的易損點最大拉應力和監測點最大振速進行線性擬合，得到第一關系式，所述第一關系式的表達式是v＝a×σ+b；其中：v是監測點最大振速，σ是易損點最大拉應力，a和b均是待定系數；

24、6.2)采用最小二乘法對不同裝藥量以及不同爆距情況下的監測點最大振速和對應的裝藥量及爆距進行多元非線性擬合，得到第二關系式，所述第二關系式的表達式是v＝c×qarb；其中，v是監測點最大振速，q是裝藥量，r是爆距，c、a、b均是待定系數。

25、優選地，本發明所采用的步驟7)的具體實現方式是：

26、7.1)將樁基材料參數中的抗拉強度作為最大拉應力代入第一關系式，計算得到監測點安全允許振速，將監測點安全允許振速與實際爆破施工現場振動傳感器的輸出數值進行比對，若振動傳感器的輸出數值大于監測點安全允許振速，則認為樁基結構處于不安全狀態；反之，認為樁基結構處于安全狀態；

27、7.2)將監測點安全允許振速作為監測點最大振速代入第二關系式，計算得到樁基結構爆破振動安全評價依據，所述樁基結構爆破振動安全評價依據是一定裝藥量下的安全爆距或一定爆距下的安全裝藥量。

28、一種用于實現如前所記載的樁基結構爆破振動安全評價方法的樁基結構爆破振動安全評價系統，其特征在于：所述樁基結構爆破振動安全評價系統包括：

29、用于獲取樁基結構參數信息并基于樁基結構參數信息構建有限元模型的建模單元；

30、用于對有限元模型進行單次模擬爆破或多次爆破的模擬單元；

31、用于確認樁基結構爆破振動易損點和監測點的定點單元；

32、用于對多次爆破模擬結果進行擬合的擬合單元；

33、用于根據擬合結果以及樁基結構參數信息對樁基結構爆破振動安全性進行評價的評價單元；

34、用于對有限元模型進行計算以及用于計算一定裝藥量下的安全爆距或一定爆距下的安全裝藥量的計算單元。

35、優選地，本發明所采用的建模單元包括：

36、部件建模單元，所述部件建模單元用于將混凝土和巖土體采用solid164實體單元建模以及將鋼筋采用beam161梁單元建模；

37、連接單元，所述連接單元用于設置混凝土以及鋼筋采用共節點方法進行連接；

38、劃分單元，所述劃分單元用于將炸藥和空氣劃分為多物質ale網格，將其余部分劃分為拉格朗日網格，并通過流固耦合關鍵字將ale網格和拉格朗日網格進行耦合；

39、邊界設置單元，所述邊界設置單元用于將巖土體四周和底部設置為無反射邊界條件；將樁基頂部設置為固定約束；

40、優選的，所述模擬單元包括單次模擬單元以及多次模擬單元；

41、所述單次模擬單元包括：

42、用于模擬符合實際爆破工況的一種裝藥量的單次裝藥量模擬單元；

43、用于模擬符合實際爆破工況的一種爆距的單次爆距模擬單元；

44、用于獲取單次爆破模擬結果的第一輸出單元；

45、所述多次模擬單元包括：

46、用于通過改變藥卷數量來模擬不同裝藥量的多次裝藥量模擬單元；

47、用于通過改變炸藥中心至樁基結構的水平距離得到不同爆距的多次爆距模擬單元；

48、用于獲取多次爆破模擬結果的第二結果輸出單元。

49、本發明的有益效果為：

50、本發明提供了一種樁基結構爆破振動安全評價方法，包括1)獲取樁基結構參數信息；2)基于步驟1)得到的樁基結構參數信息構建有限元模型；3)設定單次爆破條件，并基于單次爆破條件對步驟2)構建得到的有限元模型進行計算，得到單次爆破模擬結果；4)基于步驟3)得到的單次爆破模擬結果確認樁基結構爆破振動易損點和監測點；5)設定多次爆破條件，并基于多次爆破條件對步驟2)構建得到的有限元模型進行計算，得到多次爆破模擬結果；多次爆破模擬結果包括不同裝藥量以及不同爆距情況下的易損點最大拉應力和監測點最大振速；6)根據步驟5)得到的多次爆破模擬結果進行擬合，得到擬合結果；7)基于步驟1)所得到的樁基結構參數信息以及步驟6)所得到的擬合結果評價樁基結構爆破振動安全性。本發明通過模擬、分析和計算得到爆破施工后樁基結構的易損點、易損點最大拉應力和監測點最大振速的關系、監測點最大振速和裝藥量及爆距的關系，結合樁基結構參數信息及上述關系，可得到監測點安全允許振速以及現場爆破施工的安全裝藥量和安全爆距。將現場監測點振動傳感器輸出數值與監測點安全允許振速進行比對實現樁基結構爆破安全評價。本發明不僅能為樁基結構爆破振動安全評價提供科學依據，還能夠幫助爆破施工方案的確定，保障爆破施工過程的質量和安全。