在城市建设过程中,地铁隧道、桩基及基坑工程中的爆破施工作业越来越多。这些地面以下的爆破将不可避免的会扰动周围岩土体,进而可能导致附近地下管线的破坏。因此,为保障管线的正常使用及工程建设的顺利进行,研究爆破作用下地下管线的振动特性及其控制措施已成为当前急需解决的重要课题。本文通过理论分析、有限元数值仿真计算和现场试验,对爆破作用下土体及管线的振速衰减规律、应变特征等进行综合研究。主要的研究成果有以下几点:1.现场爆破试验的振动速度测试表明,爆破振速随着与爆点之间距离的增加而减小,爆心距越大振速衰减越慢,竖向振速明显大于水平两个方向的振速,振速FFT主频集中于30～50Hz,振速频率并不随爆心距的改变而变化。2.现场的管线爆破试验表明,距离越小管线应变越大,衰减越慢,管线正对爆点的位置所受爆破作用越强,应变越大;在相同的试验断面上,迎爆点的应变均大于管顶的应变。3.采取ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行计算分析,获得爆破地震波的传播云图。由云图可知,爆破振动波近似于球形均匀传播,地下管线的存在对波的传播起一定的阻碍作用。振速结果表明,振速在传播介质内随着水平距离的增大,振速峰值均不断减小:随着深度的增大,爆破近区振速增大,爆破远区振速基本不变。管线计算结果表明,管线应变大小的顺序为:管底<管顶<背爆面<迎爆面;沿着管线轴向,应变从中间至边段呈总体减小的趋势;管线的尺寸越大应变较小。4.根据弹性固体中球形波的传播,推导出爆破弹性区竖向振速的解析表达式及分布规律。结果表明,炸药的强弱体现为爆压及爆腔大小;爆压的衰减形式对于振速的变化规律有显著影响;质点的振速幅值与材料泊松比有密切关系。5.在爆破弹性区振速解析公式的基础上,推导出了爆破弹性区地下管线的轴向应变解析表达式。进一步分析表明,管线的密度越大,爆破作用下管线轴向位移引起的轴向应变越小;爆破产生的拉压变形部分与管径无关,弯曲变形部分与管径有关;管径越大,爆破对地下管线的影响越体现为弯曲作用。