青山岭隧道光面爆破设计优化应用研究.pdf
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1、青山岭隧道光面爆破设计优化应用研究冯万才(中铁二十局集团市政工程有限公司甘肃 兰州)收稿日期:作者简介:冯万才()男土族青海互助人本科助理工程师主要从事隧道工程相关工作摘 要:隧道开挖时爆破振动对围岩的扰动有可能危害围岩的整体稳定性应力波在岩层中传递可能导致软弱节理的剥落或断层爆炸当量的控制也关系着隧道开挖过程中超欠挖的影响光面爆破是目前隧道开挖主要手段合理选取光爆参数是光面爆破的关键 设计光面爆破方案采用 建立模型模拟五级围岩下采用光面爆破方法起爆后爆炸冲击波对周围岩壁产生的扰动取监测点应力、位移、震速分析对比结合爆破安全规程给出方案优化关键词:光面爆破数值模拟爆破方案设计中图分类号:文献标
2、志码:文章编号:():/(.):.:引 言目前光面爆破技术已经十分成熟主要运用在边坡、隧道开挖、矿场开采等方面 光面爆破技术解决了开采及开挖过程中的超欠挖问题爆破后形成的完成轮廓线为接下来步骤施工提供便利 光面爆破减少的炸药量对岩体的整体稳定性更好减少爆破带来的振动对周围复杂环境友好 光面爆破施工既减少了超欠挖现象又在普通爆破的基础上减少爆破振动及药量对围岩定性及资源消耗友好 由于光面爆破能有效减少超欠挖现象减少了隧道开挖工作量爆破产生的裂缝及碎石相较于普通爆破更少由于对围岩的扰动减少很大程度上减少了支护的工作 根据隧道施工的需要和工程地质条件结合施工现场实际情况光面爆破有效加快了施工的进度
3、工程概况青山岭隧道全长 主段围岩强度级施工方法采用台阶法预计爆破开挖工程量 万 进出口段地表覆盖第四系崩坡积层隧道中部地表坡度较陡相对高差较大大量基岩裸露 目标采用光面爆破根据实际工程地质资料选择合适的光爆参数通过有限元软件验证爆破效果完善青山岭隧道光面爆破方案 光面爆破设计 工艺流程工艺流程见图 图 开挖流程示意图 光面爆破参数设计)光面爆破设计 光面波普参数选取于围岩等级相关其次是炸药种类、断面尺寸、装药结构与起爆方法 围岩等级级爆破断面面积为 用 号岩石乳化炸药爆破周边孔采非耦合空气间隔装药用电子雷管和导爆索延时起爆周边孔装药时尽量采用空气不耦合或者水包不耦合装药排列时均匀分布不可集中在
4、炮眼底部或炮眼口部影响爆破效果 在光面爆破中根据豪柔公式装药量、爆破系数、周边孔间距、炮眼长度这些时影响光面爆破效果的关键炮眼深度的影响对爆破效果十分显著 炮眼深浅同时受隧道开挖轮廓影响钻孔过深周边岩石的夹制作用较大故炮眼深度不宜过大钻孔过浅爆破不充分岩石不剥落同时考虑到岩石的硬度一般钻孔倾角不易过大 钻孔采用 钻头钻头直径为 炮眼孔径为 为克服及减少岩石的夹制作用采用先后起爆的顺序先爆套槽孔再爆周边孔起爆时间上形成前后差增加自由面数量达到光面爆破的效果)光面爆破不耦合系数()及装药直径()填药不耦合系数是指炮孔直径比上药卷直径合理设计的不耦合系数能使炸药在爆破腔体内充分爆炸压缩空气再膨胀产生
5、完整的裂缝有利于光面爆破 围岩等级不高、软弱围岩不偶合系数在 时缓冲作用最佳光爆效果最好 /()式中:为不耦合系数 为炮眼直径 为装药直径现场爆破用 号乳化炸药光爆孔采用 号岩石乳化炸药不耦合系数取 炸药纵向排列间隔装药炮口用炮泥堵塞)周边眼间距()、最小抵抗线()和相对距系数()最小抵抗线即光爆层厚度光爆层厚度是光面爆破的重要参数 厚度过厚反射拉伸波不能很好地与压缩波重叠形成的爆破裂缝不完整爆破效果不好容易欠挖厚度过薄爆炸冲击作用在炮孔上方安全区内造成超挖影响隧道结构安全 该地形岩质主要为软岩故确定最小抵抗线()为 相对距系数是光爆孔间距()与最小抵抗线()的比值是影响爆破效果的重要因素 /
6、()式中:为光爆孔间距 为最小抵抗线 值总是小于 当 时 考虑岩层内部节理发育并参照规范光爆孔间距取值范围 对周边孔间距取 最小抵抗线值取 /图 为不间隔填药示意图图 为填药间隔图 不间隔填药示意图图 填药间隔)装药量计算 装药量集中体现在周边孔的填药密度即以/表示根据经验公式及相同工况选取合适填药量 ()式中:为装药集中度/为单位体积耗药量/为光爆孔间距 为最小抵抗线经验公式及类似工程验算确定 /按照 /计算炮眼数量:/()式中:为填药炮眼数量 为单位药量(填药密度)为断面面积 为爆破系数取 为单位药卷炸药质量取 经计算 个 数值模拟模型采用 建立本案例采用三维计算模型建立以级围岩为基础的岩
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