隧道楔形分段掏槽爆破减震机理及试验研究

为合理解决邻近既有建(构)筑物隧道爆破开挖中降低爆破振动强度与确保施工效率之间的矛盾,基于隧道开挖时常用的楔形掏槽方式,文章优化提出了适用于中软岩隧道开挖的减震爆破技术——楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术。此技术借助掏槽炮孔内实行间隔分段装药结构及毫秒延迟起爆技术,确保掏槽腔体由外及内分次分层形成,以达到有效减震和获取良好爆破进尺的目的。文章在详细分析楔形分段掏槽爆破中岩体破碎和减震机理的基础上,基于微差爆破和应力波传播理论提出了影响楔形分段掏槽爆破减震和掏槽效果的掏槽深度比、段间装药分配比、炮孔倾角和段间延迟时间等关键技术参数的确定方法,并应用于指导开展现场隧道爆破试验的参数设计。现场爆破试验结果表明:楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术是一种既能有效降低爆破振动强度又能确保隧道施工速率的技术措施;与常规楔形掏槽爆破技术相比,此技术可将掏槽爆破产生的振动强度降低30%以上,并可获得良好的爆破进尺与效果。     

青岛地铁光面爆破设计参数优化研究

以青岛地铁为工程背景,通过改变掏槽方式及周边眼装药结构形式,对比分析原有方案和现存方案,结果表明当采用新的爆破方案时,周边眼半眼痕率明显提高,光爆效果明显改善;掌子面上方爆破振速降低36%。同时满足爆破振速和光爆效果成为创新点。     

城市地下工程爆破震动控制技术措施

文章介绍了爆破震动产生的机理,分析了城市地下工程爆破震动的危害;结合工程实践,总结了8种控制爆破震动的技术措施,如控制单段起爆药量、选择合理的起爆间隔时间及合理的掏槽形式、采用非炸药爆破开挖技术等;并指出,在进行城市地下工程爆破时,要根据具体情况选择合适的震动控制措施。     

预留光爆层爆破技术在长大隧道全断面施工中的应用

在大断面隧道采用传统光爆法施工中,很难保证所有周边孔同时起爆,存在隧道轮廓平整度低、超欠挖量大、炮孔留痕率低、成形质量不好等一系列问题。文章以东天山长大隧道工程为背景,采用预留光爆层爆破技术进行全断面一次施工,通过优化起爆顺序、起爆网络及爆破参数,取得了良好的光面爆破效果。现场试验结果表明:采用预留光爆层爆破技术,平均线性超挖量控制在15～25 cm以内,比传统光面爆破方法减少80%;初期支护混凝土用量降低了2.63 m3/m,大大减少了混凝土用量,经济效益明显;另外,采用预留光爆层爆破技术,实际循环进尺、炮孔残留率、炮孔利用率、炸药单耗等指标均有明显改善,隧道整体成形质量良好。     

闹市区大断面地铁车站钻爆开挖及振动控制

城市地区地铁车站钻爆法开挖施工,将对周边建筑物和人员产生较大影响甚至造成危害。文章以重庆轨道交通环线洪湖东路车站钻爆法施工为例,详细阐述了爆破方案及爆破参数的设计,通过采用断面分部开挖、三级楔形掏槽、预裂爆破和逐孔爆破网路等技术措施,最大限度减少地表沉降和爆破地震强度对周边环境的影响。实践表明,地铁车站开挖采用本文提出的综合技术措施能显著降低爆破振动,减少钻爆施工对围岩的扰动,确保周边建筑物和人员安全。     

隧道楔形掏槽爆破试验研究

在现场调研和理论分析的基础上,通过楔形掏槽爆破试验,研究分析了岩石强度和掏槽孔倾角与炮孔利用率、槽腔深度和槽腔体积的关系.试验结果表明,掏槽孔倾角变化会严重影响炮孔利用率、槽腔深度和槽腔体积,尤其是倾角不对称时影响最为严重;不同强度的试块存掏槽爆破时对应有最佳的掏槽孔倾角.     

繁华城区浅埋大断面隧道减震爆破技术

文章以重庆轻轨较新线临江门车站隧道为例,介绍了复杂条件下城市浅埋硬岩特大断面隧道减震爆破的施工方法。开挖爆破中由于采用了一系列综合减震措施,使其对隧道周边围岩的影响降低到了最小程度;在爆破设计中,掏槽眼增加了减震孔,周边眼增加了导向孔,并采取隔孔装药方式,对提高炮眼利用率起到了良好的作用。监测结果表明,爆破震速控制较好。     

隧道爆破水介质轴向不耦合装药振动规律三维数值模拟研究

文章依托郑万铁路七峰山隧道工程,采用现场试验和三维动力数值模拟方法开展了隧道掏槽眼在空气和水两种介质的轴向不耦合装药结构工况下爆破振动传播规律研究,对比分析了掌子面后方不同距离和位置的初期支护结构振动速度的衰减特征。结果表明,爆心距相同时,上台阶爆破引起的拱顶振速峰值最大、拱腰次之、边墙最小;当采用边墙测振方法优化掌子面上台阶掏槽最大段药量时,结果偏于不安全;在掏槽眼总药量相同情况下,水介质轴向不耦合装药爆破引起的振速较明显小于空气介质不耦合装药爆破。研究结果可为类似隧道工程提供借鉴。     

大跨度洞室拱顶衬砌拱脚爆破开挖施工技术的研究

文章主要是针对由锐角、钝角与直角结构组成的复杂洞室断面,其特殊部位的控制爆破开挖方案的设计、试验与施工技术进行的分析研究.在某水电站主机洞室的钻爆法施工中,通过利用岩体钻孔线状装药爆破的特点,设计出的多向布孔、分步爆破的施工方案,有效地实施了洞室小角度复杂结构断面特殊部位的爆破开挖,解决了采用爆破技术实施复杂结构断面地下洞室爆破开挖质量难以保证的难题.     

特大型地下洞室群施工期通风技术研究及应用

地下洞室常采用新奥法或矿山法施工,掌子面爆破产生的污染物影响施工人员的人身安全和职业健康,同时也制约着洞室的开挖进度。文章依托白鹤滩水电站工程,提出了"三结合"、"分期设计"的地下洞室群施工期通风系统规划和设计理念,构建了三维非稳态湍流场模型,研究了复杂地下洞室群开挖期通风散烟特点和规律,提前规划并实施了与各主要洞室贯通的专用排风洞,形成了一套高效节能的"进+排"通风系统,使用变频风机在最大程度利用自然通风的基础上实现机械通风的最优效果。数值计算和现场污染物浓度测试结果表明:白鹤滩水电站地下洞室群施工期气流组织顺畅,专用排风竖井区域空气流速远大于洞室周边区域,污染物逸散路径为掌子面—排风竖井—专用排风平洞;通风15 min后,爆破产生的污染物即可全部排出洞外,效果良好。     

公路孔桩爆破振动动力响应规律研究

孔桩爆破开挖施工中,爆破地震波对周边构筑物的影响一直以来是工程上关注的重点问题。文章通过现场测试,同时结合Midas GTS NX有限元分析软件建立数值计算模型,分析了孔桩爆破不同爆源深度、不同岩土厚度及岩性特征对地表岩土体振动特征的影响。结果表明:孔桩爆破过程中,总体规律是孔口位置的振动速度最大,然后迅速衰减,即质点峰值振速与爆源距离成负相关。当爆源深度变化时,爆源深度越小,近区衰减越快。一定范围内(5m),振速同土体厚度成正相关,即土体越厚则振速越大,该范围以外,振速受土体厚度的影响较小;同时,由现场测试及数值计算可知,由于孔桩爆破装药量较小,故随着地震波的传播,距爆源较远质点振动速度衰减较快,且较小,故孔桩爆破施工中应将飞石防护作为重点,若孔桩离建筑物过近的特例,也要重点关注。     

城市硬岩隧道下穿砖木结构建筑爆破控制技术

青岛地铁一期工程3号线03标段区间隧道下穿济军第一疗养院口腔科医院,隧道埋深14m。为了将爆破震动的影响程度降低到最小,开挖过程中采用了大直径中空直眼掏槽、控制单段最大起爆药量的方法,将地表震动速度控制在1.5cm/s以内,确保了地面建筑物、附近交通干道的安全;同时应用孔外延期技术对爆破网路进行优化设计,减少了因雷管段别限制而增加的爆破次数,降低了爆破所需时间,取得了良好的经济与社会效益。     

不同因素对水下钻孔爆破效果的影响研究

起爆点的位置和孔网参数对水下岩石钻孔爆破的爆破效果有较大影响。为了掌握各因素对水下岩石钻孔爆破效果的影响规律,文章通过建立不同工况的有限元数值模型,对比分析了各工况的峰值应力和经济成本。研究表明:不同起爆方式下被爆岩石的应力最大值随着高度的增加,表现为先增大后逐渐减小的趋势,不同起爆方式下岩石均能产生破碎且应力最大值较为接近,表示起爆方式对岩石爆破效果影响较小,在实际工程中可根据具体情况选择起爆方式:对各孔网参数工况的爆破效果进行对比可知.在确保爆破效果前提下最为经济的孔网参数为填塞长度1.2 m、排距和孔距均为2.4 m、起爆方式为孔底起爆。     

铁路小间距隧道洞口段爆破施工震动响应研究

以重庆至怀化线增建工程中的复线隧道为研究对象,对小间距铁路隧道复线洞口段爆破开挖产生的动力效应进行了数值模拟,给出了爆破开挖在既有洞室洞口周边产生的动力效应的一般规律.研究结果表明:加强对敏感部位监控、采用合理爆破参数可有效减轻爆破应力波对既有隧道洞口段的不利影响.     

红层软岩无中导洞连拱隧道爆破振动控制技术研究

无中导洞连拱隧道是一种新型的连拱隧道施工工法,而后行洞的爆破开挖将对先行洞衬砌结构产生振动影响。文章以云南楚姚高速陈家冲隧道为工程实例,开展红层软岩无中导洞连拱隧道的爆破振动控制技术研究。首先通过现场对比试验分析了连拱隧道爆破的三个主要影响因素:爆心距、装药量和应力释放。随后针对后行洞的三台阶开挖和两台阶开挖方式分别在先行洞对应区域进行自动化振动监测,并对监测数据进行回归分析,得到红层软岩V级围岩的爆破振动规律,通过反分析得出控制爆破振动的掏槽眼药量、导爆管雷管段数、经济合理的卸能孔个数及孔眼间距等,再结合现场工程状况,制定出符合现场需求的炮眼布置图和爆破方案。现场监测数据表明,修订后的振速临界值及优化的爆破方案符合安全要求,保证了无中导洞连拱隧道后行洞的顺利掘进以及先行洞的二次衬砌混凝土不被震裂。     

大埋深、高地应力地下洞室群围岩破坏机理及应对措施研究

地下洞室开挖过程中,脆性围岩应力释放型破坏(岩爆、片帮掉块等)和结构面—应力型破坏(围岩松弛、喷层开裂、顶拱坍塌等)是洞室群围岩破坏常见的主要形式。文章以白鹤滩水电站左岸尾水连接管洞室群为研究对象,结合现场踏勘统计分析,基于500μm显微镜观察、室内岩石力学单轴压缩试验对围岩应力释放型破坏机理进行了研究,基于数值模拟、孔内摄像技术对围岩结构面—应力型破坏机理进行了研究,并分别提出了相应的应对措施。研究表明,完整性较好的脆性围岩(Ⅱ类)具有一定的塑性性能,洞室开挖卸荷后岩体易发生压剪破坏,产生与受力方向呈小夹角的破坏面,塑性势能沿破裂面释放,进而引起薄层掉块或岩爆现象;对于完整性较差的围岩(Ⅲ类),由于节理、错动带等裂隙的存在,多表现为岩性强度高、岩体强度低的性状。围岩微裂纹在高地应力作用下逐渐扩展连通,形成相互切割的结构面,并逐步向岩体深部不断发展,直至应力完全释放,受周边洞室爆破振动影响时易发生坍塌现象,破坏过程在宏观上表现为由表及里并具时效性的特点。     

人防指挥所工程通排风井群方案优化及开挖支护施工技术

结合某省级人防指挥所工程实例,风井群部分竖井改横洞的方案优化,以及小洞室部分机械化快速掘进支护的施工技术总结。     

浙江温岭长屿硐天复杂钟形洞室群建模技术及稳定性分析

三维建模技术是采用Flac~(3D)进行大型不规则洞室群稳定性数值分析的关键,文章基于多软件耦合技术,综合采用AutoCAD、Surpac、Surfer、Matlab自编程序,仅依靠地形图、洞室底部中心坐标、洞室高度、洞室跨度等洞室结构主要参数,实现了复杂不规则洞室群的快速建模。同时采用16 m、8 m、4 m、2 m四种网格尺寸,对长624 m、宽480 m、高336 m且内部分布6个不规则洞室的地层模型进行了建模,在保证计算精度的前提下,2.5 h即完成了计算,大大提高了计算速度。计算与分析结果表明,本文所研究的洞室群处于稳定状态,但洞室底部围岩和中隔墙受力状态不利于稳定。为此,古人在开凿洞室过程中,采取了挖除洞室底部分围岩、在岩坑内蓄水、挖除中隔墙部分岩体等3项措施,以增强洞室结构稳定性。     

浅埋隧道掏槽爆破地表质点震速规律研究

文章以青岛地铁一期工程(3号线)土建03标太延区间下穿济军一疗口腔医院为工程背景,研究了浅埋隧道爆破地表质点震动速度规律。在平行隧道轴向正上方,监测掏槽爆破时垂直方向、水平径向和水平切向3个方向产生的震动速度第1段的最大值;在垂直隧道轴向上,监测掏槽爆破时垂直方向产生的震动速度第1段的最大值。结合地下爆破施工对地面震动影响的监测数据,研究发现,掏槽爆破震动峰值出现在距工作面前方1~3 m的范围内,在基准点附近存在一个火山口状的震动峰谷;合成震动速度在数值上比单一方向的震速存在放大现象,但合成的震动曲线规律与单一方向震动规律相似。     

宋家湾连拱隧道控制爆破技术研究

十白高速公路宋家湾连拱隧道地质条件复杂,裂隙发育,在爆破过程中存在超欠挖严重、隧道轮廓线不规整、中隔墙出现较多裂缝等问题。针对隧道不同围岩级别采取控制爆破技术,对连拱隧道开挖方式、各洞爆破参数、装药结构和起爆网路进行了优化设计,达到了减小爆破震动和改善爆破效果的目的。