大直径中空孔在穿越复杂环境控制爆破中的应用研究

为解决地铁车站风道斜穿建筑物时造成的爆破振动所带来的扰动,以青岛地铁1号线瑞金路车站为工程背景,通过从掏槽眼、辅助眼、起爆网路等角度对风道1部爆破方案进行设计,最终确定为采用大直径中空孔掏槽布置方式与孔外延期微差起爆技术相结合的方法多方位地进行控制爆破。结果表明:(1)控制爆破方案测得3次振速为0.47、0.46、0.50 cm/s,均小于被保护对象规定振速1.5 cm/s,有效控制了振速;(2)使用孔内延期和孔外延期相结合的微差起爆网路,使爆破起爆次数由4次降低到了2次,提高了起爆效率;(3)验证可知,本设计方案最大爆破振速仍出现在大直径中空孔掏槽处。     

浅埋隧道控制爆破施工技术

渝利铁路火风山浅埋隧道采用爆破施工。通过利用爆破振动监测及声波检测技术,结合现场试验数据,分析了毫秒导爆管雷管爆破对地表及基桩底部的振动和围岩损伤的影响。结果表明:采用电子雷管后距离掌子面20 m的最大爆破振动速度降为2 cm/s以下,地表振动速度为0.3～0.5 cm/s;爆破开挖对拱顶的内部围岩损伤范围未达到拱顶以上4 m,符合设计要求。提出的测试方法和检测项目科学可靠,可为隧道施工确定爆破方法和爆破参数提供科学依据。     

硬岩特长隧道快速爆破掘进技术研究与实践

本文结合某十多公里长隧道中Ⅴ～Ⅵ类硬岩爆破的实践,研究了实现硬岩特长隧道月进尺300m以上的快速钻爆掘进技术,主要创新点有以下几方面1)炸药选型,针对硬岩难破碎的特点,应选择波阻抗匹配好的高爆速炸药.长隧道掘进通风排烟困难,因此要求炸药低毒、少炮烟,同时价格相对便宜,本文课题研制的K5型水胶炸药很好地解决了此问题;2)掏槽方案优化,钻爆法快速掘进的关键性技术难题就在于掏槽爆破成功与否,本文提出的四大空孔直眼掏槽技术可使爆破炮眼利用率达90%以上,一次进尺达4.5m～5m;3)精确钻孔,通过使用电脑台车和进口三臂台车提高了钻孔定位精度和平直度;4)改善堵塞质量,通过采用机械加工的炮泥堵塞孔口,使爆炸能量利用率提高,节省了10%的炸药消耗.最终不仅实现了快速掘进,还使炸药单耗可降低到3kg·m-3以下,钻眼数降低到平均2.54个·     

超小净距隧道不同爆破方式现场试验研究

超小净距隧道钻爆法施工过程中,爆破产生的地震波不可避免地对先行隧道衬砌结构产生损伤,会危及其安全和稳定性。南京地铁隧道二号线工程实践,最小净距仅0.309 m,远小于隧道设计规范规定值,进行CRD工法的爆破全过程系统现场试验,分析先行洞衬砌在不同爆破方式作用下的振动波传播及分布规律,结果表明:上台阶爆破时先行洞迎爆侧衬砌产生的振速较大,但切向和水平相差不大,应将上台阶的爆破作为爆破控制的重点,选择合理的掏槽形式和掏槽位置,可以为后续爆破创造足够好的临空面;下台阶爆破对先行洞产生的振速较小,一般不会大于10 cm/s;上下台阶同时爆破作业产生的振速最大,超过爆破安全规程规定值20 cm/s,因此小净距隧道禁止上下台阶同时爆破。     

浅埋不良地质条件下小净距隧道掘进与减振爆破技术研究

研究目的:研究重庆轻轨新郑区间浅埋、上软下硬地层、软弱夹层岩柱等不良条件下小净距隧道掘进和爆破减振技术,保证围岩与支护结构的稳定性、光爆良好效果和地下管线安全。研究结论:(1)洞口回填松软土层浅埋地段采用超前大管棚支护,并对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ四种围岩段,采用正三台阶、正二台阶预留核心土、正二台阶及全断面开挖方式,配合采用光爆技术,适合浅埋不良地质条件下双隧道净距仅5.8 m情况下小净距隧道修建;(2)小净距隧道爆破中掏槽孔爆破产生的振动强度最大,通过对不同地质段采取预裂光面爆破和预留光爆层爆破两种方法,掏槽眼分别采取五梅花中空直眼掏槽及斜眼掏槽方法,实测地面测点振速1.8 cm/s,相邻洞内边墙衬砌振速11.02 cm/s,爆破振速满足规程要求,且确保了光爆效果,减振爆破技术可行。     

双向聚能光面爆破周边眼参数确定的新方法

爆破时周边眼属于两端封闭结构,从经典的薄壁内压圆筒理论着手,推导应变能方程与聚能状态下能量分配关系,根据破坏准则对该法周边眼参数进行设计,提出一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的确定方法。以张家界吴家边隧道为例,利用此新方法计算其周边眼参数,并结合现场实际的光爆效果,探讨该方法的可行性和计算精度问题。研究结果表明:当聚能装置上聚能缝宽度增大时,往聚能切缝缝两侧汇聚的能量越多,周边眼炮孔间距越大,相同药量作用下破岩效果更佳;聚能影响因素λ增大时,即聚能装置刚度越强,可使周边眼间距显著增大。若取相同周边眼间距,在有聚能装置存在的情况下可减少炸药用量来达到相同光爆效果;围岩等级越高,岩石抗拉强度越强时,周边眼间距明显减小,随聚能影响因素增大,周边眼间距略有增加。在使用该方法计算周边眼间距时,爆破后产生的残余炮孔占95%左右,光面爆破效果良好,可为类似工程提供参考。     

单线浅埋隧道控制爆破参数的优化

龙烟铁路站前I标段凤凰山隧道围岩差、埋深浅,最小埋深1.5 m,部分地区下穿公墓、天然气管道,设计采用控制爆破施工,要求爆破速率应小于5 cm/s,施工难度巨大,为确保施工安全,减小施工成本,对爆破参数进行优化是必要的。通过爆破试验及数据分析,完善爆破方案,保证凤凰山隧道开挖工程安全完成。     

隧道爆破振动控制技术研究

研究目的:复杂环境下浅埋隧道钻爆施工的爆破振动问题最为敏感,工程实践中需要既能实现快速掘进又能降低敏感区段爆破振动的爆破技术。研究结论:结合开元寺隧道和杭州引水隧洞钻爆掘进中的爆破振动测试和分析,发现这两个埋深25 m左右的隧道掘进中,掏槽爆破产生的地表振动最为强烈。试验证明采用多级复式楔形掏槽可以有效降低爆破振动,同时利用高精度延时雷管或数码电子雷管调整掏槽爆破起爆时差,可以实现振动波错峰减振,并能改善掏槽效果,提高炮孔利用率。爆破试验过程中配合爆破振动监测,不断调整和优化掏槽爆破方案,最终顺利通过隧道浅埋振动敏感区,而且平均单炮进尺在3 m左右,地表爆破振动控制在1.5～2.5 cm/s。达到保证安全的前提下实现快速钻爆施工。     

水平岩层特长隧道的爆破参数优化与超欠挖控制

为了研究水平岩层隧道中光面爆破的效果,以太古高速S2标的西山特长公路隧道工程(左线)为依托,采用施工现场调查、现场爆破漏斗试验的方法,对水平岩层隧道中超欠挖原因进行分析,从而对爆破的设计参数进行了优化.并应用减小周边眼间距、降低周边眼装药量、采用间隔装药结构、同时加强光面爆破的施工措施,最终使残孔保存率在拱顶处达到50％,边墙达70％;平均线形超挖量小于9 cm,最大线形超挖量为20 cm.现场实际效果证明以上措施有效地控制了光爆超欠挖的不利现象,加快了施工进度,降低了工程造价.     

水平层状高铁隧道岩体爆破成形控制研究

为解决爆破开挖引起的水平层状围岩隧道成形困难的问题,以在建西延高铁宜君隧道为工程依托,分析了水平层状岩体隧道爆破成形影响因素,包括地质因素、设计因素和施工因素,并提出了爆破参数优化措施,调整了影响隧道爆破成形效果的光爆层厚度和周边眼间距参数,运用有限元软件建立水平层状岩体隧道爆破模型,对优化后爆破方案进行分析,通过对层状岩体隧道围岩损伤特征和超欠挖效果研究,结果表明,爆破参数优化后,隧道超挖最大量控制在0.21 m,有效改善了水平层状岩体爆破成形效果,提高层状岩体围岩稳定性,确保隧道爆破施工安全。     

下穿居民区浅埋隧道减震爆破技术

以厦门环岛干道白城隧道为例,介绍复杂环境条件下浅埋软岩隧道减震爆破施工方法。爆破开挖中,通过在掏槽眼部位布置空孔、在周边眼部位布置减震孔的措施,并通过采用不偶合间隔装药、毫秒延时爆破、实时地震波监测等措施,实现了隧道周边围岩的稳定和隧道地表不同结构房屋的安全。     

基于灰色理论与BP神经网络的特长瓦斯隧道爆破参数优选

围岩岩体力学行为复杂多变,为避免爆破振动激发煤与瓦斯突出,获得合理的松动爆破,对特长瓦斯特大断面隧道爆破参数进行优选预测研究。基于灰色系统理论和BP神经网络,考虑围岩累积爆破损伤变形具有的动态性、瓦斯等灰色信息,选取最小抵抗线、炮孔间距、装药集中度等参数作为主要优选指标,建立基于单位化约束条件的综合集成优选模型,并对爆破振动效应下的特长瓦斯特大断面隧道的爆破参数进行优选预测。结果表明,建立的基于单位化约束条件的综合集成优选模型降低了试验中爆破参数的离散程度,当爆破参数E、W、q1的优选值分别为60、70 cm、0.12 kg/m时,基于单位化约束条件的综合集成优选模型优选预测值精度较高,隧道爆破效果较好。     

软弱夹层对隧道光面爆破效果影响机理研究

以一实际隧道为工程依托,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法,针对含软弱夹层围岩隧道光面爆破成型效果问题开展研究。根据软弱夹层与隧道光爆层的相对位置关系,对软弱夹层的空间分布形态特征进行归类和概化处理,提出一种适用于分析软弱夹层影响下光爆层爆破成型效果的概化模型;开展软弱夹层对隧道爆破成型效果影响的多工况数值计算,分别从爆炸应力波的传播及爆生气体的楔入2个方面探讨软弱夹层对隧道爆破成型效果的影响机理,推演得到不同软弱夹层赋存状态下隧道爆破成型轮廓分布图式;结合工程实际施工情况,提出软弱夹层条件下隧道超欠挖爆破控制措施并进行爆破试验验证。结果表明,推演的软弱夹层条件下爆破成型与实际吻合较好;爆破参数调整后,隧道爆破成型效果理想。     

水平成层围岩光面爆破施工技术

以山西中南部铁路通道红木沟隧道为例,通过理论分析水平成层围岩地质对光面爆破的影响,在施工过程中进行实践总结,对水平成层围岩光面爆破的参数设计、选择原则及调整、优化等进行了阐述,为今后类似地质隧道的爆破开挖提供了案例借鉴和数据参考。     

下穿隧道爆破施工对既有隧道的振动影响及对策研究

依托云南省盐津县白水江三级电站引水隧洞下穿内昆铁路手扒岩隧道的工程实际,采用LS-DYNA显式动力数值模拟及现场爆破振动监测,对既有隧道受下穿新建隧道爆破施工产生的振动影响和对策进行研究。结果表明:全断面起爆中,D(D为下穿新建隧道洞径,下同)<2.5D0(D0为基准洞径)时,既有隧道的振动速度、振动加速度均随D的增大而增加,且基本呈线性关系;2.5D0≤D<3.5D0时,振动速度及加速度均急剧增大;D≥3.5D0时,振动速度、加速度随D的增加而减小。随两隧道间距的增加,既有隧道考察点的振动速度和加速度均减小;在距离相等时,掌子面未到达前的振动响应大于掌子面离开后的响应;相同爆破参数时,距离越远,受到的振动越小;同时起爆药量越大,受到的振动越大。随围岩的变差,既有隧道处的振动速度增大,振动加速度变化较小。根据不同影响因素与振动速度关系的规律,推导了包含隧道开挖洞径、进尺长度、上下交叉隧道净距、单位药量等参数的隧道开挖爆破振动速度计算公式,并由现场爆破振动监测验证了数值模拟的正确性。同时,针对不同影响因素,提出分部开挖、分段起爆、干扰减振等减小爆破振动影响的对策措施及选择原则,并指出爆破试验及爆破振动监测在近接隧道工程中的重要性和可操作性。     

光面爆破技术在隧道软弱围岩钻爆中的应用

结合洛湛铁路洪岑段YQ5标隧道软弱围岩钻爆开挖施工实践,介绍光面爆破技术在隧道软弱围岩钻爆开挖中的应用。     

锦屏二级水电站东端引水隧洞高地应力洞段光面爆破技术

根据锦屏东端引水隧洞围岩的深埋、高地应力等特性,合理地选择爆破技术,通过分析计算确定光面爆破参数、炮眼布置和炸药分配等,提出了比较合理的隧洞光面爆破设计用以指导施工,并且取得良好效果。     

饱和软黄土隧道围岩注浆加固参数研究

研究目的:饱和软黄土地层隧道围岩具有强度低、承载力差、抗变形能力弱等特性,因此对饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数展开研究具有重要意义.依托西安地铁4号线火车站站暗挖西安火车站工程,进行室内黄土力学性能和现场注浆试验,研究含水率对黄土强度特性的影响,分析黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理,并总结现场隧道围岩注浆加...     

爆破施工隧道围岩稳定性研究

结合贵广铁路棋盘山隧道施工现场测试,研究隧道爆破近区围岩振动规律以及稳定性。对棋盘山隧道掌子面后方拱顶5 m范围内围岩的爆破振动速度进行测试和分析,结果表明:隧道爆破近区围岩的振动传播速度随爆破的比例距离呈幂指数衰减,棋盘山隧道Ⅲ级围岩的幂指数为-0.62。对爆破施工隧道的稳定性研究表明:隧道塌方主要是岩块沿着节理面滑动造成的,与节理面的抗剪强度和岩块的大小及形状相关。最不稳定拱顶位置关键块掉落的临界爆破振动速度,随关键块高度的增大而增大,而随关键块长度和宽度的增大而减小。因此,可根据隧道围岩关键块的形状和位置,计算关键块的临界爆破振动速度,进而得到保证关键块不掉落的炸药量,以控制围岩稳定,确保隧道施工安全。     

武广客运专线隧道光面爆破施工技术

通过武广客运专线软弱围岩浅埋隧道的施工,总结了施工方法及施工经验,探讨了有关大断面围岩隧道光面爆破技术。