光面爆破技术.docx
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1、隧道施工光面爆破技术应用探讨曾勇I周萍萍I吴秀勇2(2三三三WB三三005000)摘要:光面爆破是通过限制爆破的作用范围和方向,使爆破后的岩面光滑平整,防止岩面开裂,以削减超、欠挖和支护的工程量,增加岩壁的稳定性,减弱爆破振动对围岩的扰动,进而达到限制岩体开挖轮廓的一种技术,广泛应用于隧道开挖施工过程中,本文结合浙江省金丽温高速马路隧道工程实际,具体介绍了光面爆破的工作机理、参数选定及工艺方法。关键词g隧道工程;光面爆破0前言光面爆破是通过限制爆破的作用范围和方向,使爆破后的岩面光滑平整,防止岩面开裂,以削减超、欠挖和支护的工程量,增加岩壁的稳定性,减弱爆破振动对围岩的扰动,进而达到限制岩体开
2、挖轮廓的一种技术。同时间面爆破也是一种难度较大的施工技术,在施工中如爆破参数、施工方法选取不当,往往无法达到志向的爆破效果。光流爆破参数选择主要及地质条件有关,其次是炸药的品种及性能及隧道开挖断面的形态及尺寸有关,在浙江金丽温高速马路红枫隧道施工中,由于各项爆破参数选取合理,光面爆破取得了很好的效果。爆后岩面光滑平整,炮眼痕迹保存率在90$以上,肉眼基本上看不到爆裂开隙,光面爆破技术有效的限制了红枫隧道的超欠挖,从而大大削减了开挖、回填以及支护的工程量。减轻了爆破对国岩的扰动,充分发挥了围岩的自承实力,有效地提高了隧道的平安度。1光面爆破的机理光面爆破是沿开挖轮廓线布置.间距较小的平行炮眼,在
3、这些光面炮眼中进行药量较少的不耦合装药,然后同时起爆,爆破时沿这些炮眼的中心连线裂开成平整的光面。通过国内外试验室探讨和现场生产实践可以看出,光面爆破是由于采纳不耦合装药,药包爆轰后,炮眼壁上的压力显著降低,此时药包的爆破作用为准静压力。当炮孔压力值低于岩石的抗压强度时,在炮眼壁上不至造成“压碎”破坏。这样爆轰波引起的应力波和凿岩时在炮眼壁上造成的应力状态相像,只能引起少量的径向微小裂隙。裂隙数目及其长度随不耦合系数和装药量而不同。一般在药包直径肯定时,不耦合系数值愈大,药量愈小,则微小裂隙数愈少而长度也愈短。光面炮眼组同时起爆时,由于起爆器材的起爆时间误差,不行能在同一时刻爆炸。先起爆的药包
4、的应力波作用在炮眼四周产生微小径向裂隙(图1.b的A炮眼)。由于B炮眼所起的导向作用,结果沿相邻两炮眼连心线的那条径向裂隙得到优先发育。在爆炸气体作用下,这条裂隙接着延长和扩展,在相邻两炮眼的连心线同眼壁相交处声至应力集中,此处拉应力显大。A、B两炮眼中爆炸气体的气楔作用将这些径向裂隙加以,扩展,成为贯穿裂隙。I1.1光面爆破时炮眼连心线上裂开面的形成2光面爆破的参数及工艺2. 1光面爆破主要有以下几个参数2.1.1不耦合系数不耦合系数是指炮孔宜径d和药卷直径&之比。K=dd0不耦合系数K=I,表示炮孔直径和药卷直径完全耦合,炮孔全部被炸药装满。药卷及孔壁之间没有空隙。此时,爆轰压力对孔壁作用
5、明显。K1.,表示炮孔宜径及药卷宜径不糊合,药卷及孔壁之间有空隙。K越大,则空隙也越大。假如KcK1.,(Kc一一产生压碎的临界不耦合系数)光面爆破的效果就不好:假如KKc1.,炮孔四周就不产生压碎圈。所以KKc1时进行光面爆破是获得良好效果的必要条件。实践证明,K=22.5时,光面效果最好。2.1. 2炮孔间距和空孔光面爆破是要使相邻炮孔之间用裂隙连通起来,以形成平整的断裂面。因此,炮孔间距在裂隙中的连通上起着特别重要的作用。孔距的大小主要取决于炸药的性质、不耦合系数和岩石的物理力学性质。理论上可用下式计算。式中:炮孔间距;P-冲击波作用在孔壁上的波峰压力(Mpa);-岩石的泊松比;”1,-
6、岩石的极限抗压强度(Mpa);4-炮孔直径。依据生产实践,取孔距为炮孔直径的1020倍,即=(1020)d。在节理、裂隙比较发育的岩石中应取小值,整体性好的岩石中可取大值。空孔的作用主要是对裂隙的伸展起导向作用。空孔及装药孔距离,股在40Omm以内。2.1.3最小反抗线W光面层厚度或周边眼到邻近协助眼间的距离,是光面眼起爆时的最小反抗线,一般应大于或等于光面眼间距。2.1.4周边孔密集系数周边孔密集系数是指孔距a及最小反抗线谭之比值,即m=aWm值的大小,对光面爆破效果影响最大,下面从三种不同状况进行说明。当m=aW=2时,孔间距值a偏大,而曲值偏小,成为两个炮孔单独爆破时的爆破漏斗,留下ab
7、c三角形岩展,起不到光面爆破效果,如图-2(八)0(2)当m=aW=1.时,假如两炮眼同时起爆,压缩波到达自由面前,即可完成孔间裂隙的贯穿,而形成光面。如不同时起爆,另一炮眼起自由面作用,也可达到光面爆破效果,如图-2(b)所示。(3)当m=aW=0.5时,不管是否同时起斑,压缩波到达自由面时,首先到达相邻炮孔,不仅产生裂图2不同密集系数的爆破状况缝,并使该孔的岩石破坏,甚至造成超挖,也达不到光面爆破的效果,见图-2(c)所示。实践表明,当m=0.81.0时,爆破后的光面效果较好,硬岩中取大值,软岩中取小值。2.1.5、线装药密度线装药密度乂叫装药集中度,它是指单位长度炮眼中装药量的多少gm)
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