滨海地区地铁隧道爆破开挖对邻近埋地管道的影响及安全控制研究

Influence of blasting excavation of subway tunnel on nearby buried pipeline and safety control are of great significance for rapid excavation and pipeline protection. Take Dalian metro tunnel as example, the corrosion rate prediction models and corrosion residual strength prediction models for different pipelines are established by corrosion tests and mechanical tests, and then the safety control standards of corroded pipeline are established. The influence mechanism of blasting excavation of subway tunnel on nearby corroded pipeline is revealed by similitude material model tests and in situ tests. On the basis of experimental studies, the interaction numerical model of explosion cavity - rock media -corroded pipeline is created. The numerical model is tested and fixed by typical operating conditions. Spatial effect of blasting excavation on buried pipeline with different mass of detonator, the distance from blasting center, geology, pipe stiffness, and different spatial location of buried pipeline and tunnel are studied. Taking into account the multiple factors, the prediction model for tunnel blasting excavation induced pipeline failure disaster is created, which can help to judge the relationship between the construction process and a major accident. Based on fuzzy theory and the analytic hierarchy process, the Level - Fuzzy Integrated Evaluation System of pipeline security and protection measures are proposed, which provides guidance for blasting excavation of subway tunnel in coastal areas.

爆破施工对邻近埋地管道的影响与安全控制研究，对地铁隧道快速掘进和管道安全防护具有重要的意义。本项目拟以大连地铁隧道为工程背景，通过管道腐蚀和力学性能试验，建立不同管道的腐蚀速率预测模型和剩余强度预测模型，确定不同阶段腐蚀管道的安全控制标准。采用相似材料模型试验与原位测试相结合的研究手段，揭示地铁隧道爆破开挖对邻近埋地腐蚀管道的影响机理。在试验研究的基础上，建立爆腔-岩土介质-腐蚀管道的相互作用数值模型，选择典型工况检验并修正该数值模型，分析不同地质条件、施工方法、装药量、爆心距、管道刚度以及埋地管道与隧道断面不同空间位置条件下爆破开挖对埋地管道影响的空间效应，研发多因素影响下隧道爆破开挖诱发管道失效的动力灾害预测模型，实现施工过程与重大事故源的相依关系判断。基于模糊理论和层次分析方法，提出管道安全性的层次-模糊综合评价体系和防护措施,为滨海地区地铁隧道爆破开挖提供指导作用。

爆破施工对邻近埋地管道的影响与安全控制研究，对地铁隧道快速掘进和管道安全防护具有重要的意义。本项目拟以大连地铁隧道为工程背景，通过管道的室内模拟腐蚀试验，观察了不同浓度的NaCl溶液对管道腐蚀的影响，并利用失重法计算出相应的腐蚀速率，建立了三次指数平滑法的腐蚀速率预测模型，并将试验所得腐蚀速率与工程实例进行了对比分析验证。采用有限元法对腐蚀管道剩余强度进行了分析，分别研究了含有均匀腐蚀、点蚀及叠加腐蚀缺陷的管道在工作压力作用下所受等效应力的规律。利用有限元法对管道剩余寿命进行预测，并与理论法预测结果进行对比分析。采用室内相似材料模型试验与原位测试相结合的研究手段，揭示地铁隧道爆破开挖对邻近埋地腐蚀管道的影响机理。在试验研究的基础上，建立爆腔-岩土介质-腐蚀管道的相互作用数值模型，选择典型工况检验并修正该数值模型，分析不同地质条件、施工方法、装药量、爆心距、管道刚度以及埋地管道与隧道断面不同空间位置条件下爆破开挖对埋地管道影响的空间效应。利用模糊层次分析法对埋地管道的第三方破坏因素进行安全风险评估。建立第三方破坏层次模型结构体系，利用模糊层次分析法建立优先判断矩阵及模糊一致判断矩阵，求得各指标层的权重值。由总体指标权重分析可知，管道第三方破坏因素主要受附近活动状况、上层覆土厚度和地层等级的影响比较大。本项目的研究成果为滨海地区隧道爆破施工对邻近埋地管线的影响提供了重要的科学依据。