爆破基于4种不同类型掏槽的爆破效果研究

为降低掏槽区域爆破振动,减少掏槽区域的炸药雷管单耗,提高掏槽孔的炮孔利用率,以青岛地铁2号线延安路站侧穿166号居民楼试验段为工程背景,对施工现场4种不同类型掏槽的爆破效果进行对比研究。结果表明,大直径中空孔直眼掏槽的比钻眼最大,约是楔形掏槽的3倍;楔形掏槽无论是爆破振动控制还是炮孔利用率,均优于大直径中空孔直眼掏槽;从雷管和炸药单耗的指标来看,楔形掏槽经济效果显著;掏槽孔逐孔起爆技术极大降低了爆破振动,且不会影响多级楔形掏槽槽腔成型质量。     

地铁暗挖车站多级楔形掏槽微振动爆破参数研究

为了最大限度减小掏槽区域爆破振动对地表建筑物的影响,以青岛地铁2号线延安路站侧穿166号楼为研究背景,从多级楔形掏槽的减振机制入手,通过理论分析和现场实验,对各级掏槽孔间排距、深度、倾角、个数、单孔装药量及雷管段位分布等各爆破参数进行探讨。结果表明： 掏槽振速控制的重点是第2级掏槽及第3级掏槽;第2级掏槽孔与第3级掏槽孔间距不宜大于350 mm,排距不宜大于400 mm;第3级掏槽孔深度宜最大;第2级掏槽孔数目不宜少于5对,第3级掏槽孔数目不宜少于4对;第2级掏槽及第3级掏槽逐孔起爆。可使掏槽爆破振速得到有效控制。     

优化爆破参数进行地铁车站隧道控制爆破

为减小爆破振动速度和提高炮眼利用率,以青岛地铁2号线车站主体Ⅰ部上台阶的爆破开挖为背景,从理论上分析了由于掏槽区域爆破效果差引起爆破振动过大,由于掏槽眼不对称、掏槽区域布置不当、掏槽眼间排距过大、辅助眼排距过大、未封堵炮孔等原因造成炮眼利用率较低。结合理论计算和工程前期施工经验对楔形掏槽参数进行了优化,同时在校核单段最大起爆药量时考虑了多自由面的影响。结果表明： 优化后的复式楔形掏槽使炮眼利用率提高到90.5%,爆破振动速度控制在0.7 cm/s以内。     

大面积楔形掏槽爆破技术在公路隧道施工中的应用

主要介绍陕西秦岭终南山特长公路隧道施工中,为改善爆破效果,加快隧道掘进速度,在中、硬岩爆破实践中,在传统的楔形掏槽技术的基础上,成功地采用大面积深孔楔形掏槽技术,达到了很好的效果。     

大直径中空孔直眼掏槽微振动爆破参数研究

为最大限度减小掏槽区的爆破振动对地表建筑物的扰动,以青岛地铁3号线太延区间下穿伊美尔整形医院段为背景,通过理论分析和现场试验,对大直径中空孔直眼掏槽的中空孔孔径、掏槽装药炮孔数目、首响孔与中空孔距离、逐孔起爆时差和中空孔布设位置各爆破参数进行探讨。结果表明:在断面中下部位布置直径为120~150 mm的中空孔,环形布置4个掏槽眼,首响孔距中空孔200~350 mm,逐孔起爆时差宜在40 ms以上,可使掏槽爆破振速得到有效控制。     

钻爆法施工条件下围岩损伤范围的确定

钻爆法施工条件下,围岩爆破损伤是影响隧道围岩稳定性的主要因素.爆破阶段形成的损伤是后期卸荷作用下围岩损伤累积的基础;爆破产生的裂纹也是后期裂纹不断萌生、扩展、贯通的基础.通过隧道工程实例,综合分析围岩损伤及裂纹扩展规律,得出爆破对该工程围岩损伤基本在距硐周2.2 m左右的范围内,为隧道围岩支护设计提供理论依据.     

地下厂房高应力区节理岩体爆破开挖松动特性研究

为研究地下厂房高应力区岩体在爆破卸荷过程中的松动特征,采用动力松弛与显示计算法分析不同扰动荷载、侧向约束以 及地应力水平等参数对块体位移的影响。 结果表明: 1)在无侧向约束条件下,高应力区节理岩体爆破开挖产生的松动位移主要由 爆破作用产生的能量提供;随着卸荷方向地应力水平的增加,地应力卸荷产生的松动位移与岩体初始储存的弹性应变能成正比。 2)耦合荷载作用下岩块产生的位移为爆破冲击与地应力直接卸荷的非线性叠加,且随着地应力水平的增加,耦合荷载作用对岩块 松动位移有增大效应。 3)在侧向地应力条件下,高应力区岩体爆破开挖松动受侧向母岩的摩擦与吸收爆炸能量作用的影响,其松 动位移显著减小; 随着侧向应力水平的增加,节理松动位移主要由初始地应力储存的能量提供,即原岩应力卸荷产生的松动位移 大于爆破冲击引起的松动位移。     

闪长岩单轴压缩力学特性试验及数值模拟研究

采用微机控制伺服岩石三轴剪切流变试验机对闪长岩进行单轴压缩试验,利用RFPA分析系统模拟岩石破裂过程,详细分析了单轴压缩下闪长岩各特征应力大小、损伤过程、破坏模式及裂纹扩展规律。研究结果表明:闪长岩在单轴压缩下裂纹闭合应力、裂纹起始应力、损伤应力分别占峰值应力的36.6%、55.5%、75.6%;在损伤变量的基础上提出损伤变量临界值,以应变值为基础建立闪长岩损伤与裂隙演化之间的联系,定量分析了闪长岩裂隙演化4个阶段下损伤变量的变化;针对闪长岩应力～应变曲线出现"阶梯式下降"现象,结合试样破坏前后对比分析,发现是由于初始试样中存在一条富含石英颗粒的斜面所导致,提出闪长岩单轴压缩下破坏模式为竖向劈裂与剪切组合破坏;根据RFPA模拟得到闪长岩破裂结果,发现当加载应力达到峰值应力的54.1%时,闪长岩内部出现微裂纹,当加载应力达到峰值应力的75.4%时,闪长岩内部的微裂纹汇聚形成显裂纹,在显裂纹区域出现应力集中现象,使得显裂纹相互贯通,最终导致闪长岩的宏观破坏;通过试验和模拟对闪长岩的破坏强度、裂隙随应力变化规律、破坏模式方面进行相互印证,分析了单轴压缩下闪长岩的单轴压缩破坏过程。     

特大断面硬岩隧道爆破开挖技术研究——以丰宁隧道Ⅱ级围岩段为例

为验证特大断面硬岩隧道爆破空孔布置形式及爆破参数选取的合理性,并解决现场试爆造成的危险系数增加和费用增高等问题。对丰宁隧道Ⅱ级围岩段采用ANSYS/LS-DYNA有限元模拟软件,模拟了中间空孔和四周空孔2种布置形式的直眼掏槽方案,分析爆破应力波传播规律及岩石破坏情况,确定前者为优选方案;利用光面爆破技术,确定周边眼合理参数;结合现场观测数据,评价爆破效果。证明"中间空孔布置的直眼掏槽+合理的爆破参数"设计是合理的,且数值模拟技术可有效降低成本,其研究成果可为类似工程提供参考。     

大跨度小净距隧道中夹岩爆破振动控制与损伤判别

明确爆破动载作用下大跨度小净距隧道中夹岩柱的振动响应及累积损伤演化规律，有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。依托厦门海沧疏港通道工程项目，现场采用爆破测振与声波测试对中夹岩体的爆破振动速度及围岩声波速度进行监测与分析,并对原有的爆破方案进行优化，对循环爆破作用下中夹岩振动传播与损伤演化规律进行探究。研究结果表明： 1）掏槽眼的装药量和自由面数量是影响中夹岩爆破振动速度的主要因素，通过优化爆破方案设置减振孔,使中夹岩振速降低了67.4%，最终控制中夹岩的最大质点峰值振动速度为12.67 cm/s，符合规范要求; 并根据萨道夫斯基公式，回归得到中夹岩的振动响应规律。2）在多频次爆破作用下，侧面岩体声波速度整体高于中夹岩体，受应力波及裂隙的共同影响，围岩声波速度由中夹岩内部至隧道轮廓线呈波动式下降趋势，随着掌子面的不断远离，中夹岩累积损伤范围最终稳定在距围岩表面1.5 m范围内； 通过现场监测与优化实现中夹岩爆破振动控制与累积损伤范围判定，保障了大跨度分岔隧道的高效安全掘进。     

自由面与最小抵抗线对爆破振动的影响分析

为研究自由面与最小抵抗线对爆破振动的影响,以青岛地铁2号线延安路站右线TBM始发导洞近接建筑物爆破施工为背景,通过对地表爆破振动速度的同步监测,回归拟合导洞上台阶不同爆破区域的场地系数K和衰减系数α,进而得出自由面与最小抵抗线对爆破振动的影响规律,并据此对原爆破参数进行优化,取得了显著的经济技术效果。结果表明： 1）爆破振动受自由面与最小抵抗线共同影响; 2）上台阶不同爆破区域的场地系数K和衰减系数α不同,其中掏槽区域的K值和α值最大。     

延安路站侧穿危楼的微振动爆破控制优化

钻爆法施工是当前乃至将来一定时期内隧道掘进的主要手段。为降低爆破振动对危楼的影响,以青岛地铁延安路站1号风道侧穿危楼为工程背景,试验并分析了复式楔形掏槽降振失败的原因。通过采用大直径中空孔掏槽方式和逐孔起爆网路,将爆破振动有害效应有效降低约50%,保证了隧道顺利侧穿危楼。为同类工程提供了宝贵经验,对其他类似工程有借鉴意义。     

层状节理岩体隧道钻爆参数优化研究

根据栗木山隧道工程地质情况和施工条件,分析了施工过程中影响进尺和周边成形的因素。提出掏槽孔增加中心直眼和装药量以增强掏槽爆破破岩和抛掷能力;控制底眼开孔至隧道底板的距离为10~15cm,避免造成根底;控制顶眼和帮眼至节理的距离,顶板底部预留空气柱以改善爆炸能量在炮孔内的分布,提高光面爆破效果。通过爆破参数的优化,严格施工,现场试验取得了较好的效果。     

岩石破坏全过程的CT细观损伤演化机理动态分析

利用最新研制的与ＣＴ机配套的专用加载设备，进行了三轴（单）荷载作用下岩石破坏全 细观损伤扩展规律的动态ＣＴ试验。得到了在不同葆载作用下岩石从微孔洞坟密到微裂纹萌生、分叉、发展、断鲜明、破坏直到卸载等各个阶段清晰的ＣＴ图像。对得到的ＣＴ数等进行了分析，给出了应力损伤门槛值，得到损失扩展的初步规律。     

煤系地层隧道围岩稳定性数值分析

煤层的存在削弱了岩石的力学强度和完整性,导致煤系地层隧道与岩层隧道的变形、破坏机制和力学法则不尽相同。采用RFPA软件对上覆、穿过和下伏有不同倾角、不同厚度煤层的煤系地层隧道,在不同地应力作用下围岩变形、破坏机理进行了研究。结果表明:不同赋存条件和地应力作用下,隧道的时效损伤破坏模式也出现明显的差异,上覆、下伏、穿过煤层发别在隧道拱顶、底部、边墙与拱肩处首先发生局部破坏区;不同地应力下隧道裂缝产生位置不同,这与垂直地应力和水平地应力比值或差值密切相关;随煤层倾角的增大,隧道周边应力分布的非对称性逐渐增强;随着煤层角度和厚度的增加,开挖后关键点的位移均有增加,但变化幅度有所差别。研究成果可为穿煤隧道的支护设计与施工提供参考。     

特大断面小净距隧道爆破振动控制技术

为解决大帽山新建隧道爆破对既有隧道结构的影响,采用分步钻爆开挖、楔型掏槽、炮孔堵塞等一系列技术措施,控制了爆破振动速度,同时还确定了大断面小净距隧道不同围岩中的爆破振动控制标准,此标准比类似隧道的标准大有提高。     

大跨隧道下穿既有高速公路的爆破减震技术研究

以贵广铁路斗篷山隧道为依托工程,通过对爆破振动监测结果的回归分析,确定合理爆破振动速度。并结合该隧道爆破开挖施工,从爆破药量、掏槽形式、爆破参数、起爆顺序、地质条件和传播距离等方面提出隧道爆破施工振动控制技术。研究结果表明,公路内振速以垂直振速为主,隧道开挖采用预裂爆破,周边眼采用密集钻孔,少装药,先于掌子面的其他炮孔起爆,可显著降低爆破振动对周围结构物的不利影响。     

波动加压下旋挖钻机破岩能力的有限元分析

为了提高旋挖钻机在钻进硬岩时的破岩效率,结合钻具切削岩石的破岩机理,提出了一种动力头波动加压的方式。通过ANSYS软件对单齿破碎岩石的过程进行动力学仿真,获得了波动压力下岩石的应力、应变及裂纹扩展云图。结果表明:波动加压方式具有更显著的破岩效果,且压力超过36kN时,裂纹扩展速率急剧增大,岩石加速破碎。     

公路隧道软岩爆破超欠挖控制技术研究

目前公路隧道掘进普遍采用光面爆破技术,从实际运用的效果看,软岩的光爆效果不太理想,超欠挖现象普遍,隧道边墙超欠挖现象还比较严重。针对这一现象,文中通过工程实际应用,提出了根据工程地质条件合理确定参数、周边眼隔孔装药、V形复式掏槽、边墙周边眼与下一循环拱顶周边眼同时起爆等措施进行控制,并通过大量的现场对比爆破试验,优化调整爆破参数,有效地解决了隧道超欠挖问题,取得了较理想的效果;在软弱围岩光面爆破参数理论计算中,建议应考虑光爆层岩石损伤效应的影响。     

基于图像技术的沥青混合料细观损伤演化研究

借助于CT图像技术,以AC20、SMA16、ATB25混合料为试验研究对象,从细观角度对沥青混合料单轴压缩条件下的损伤演化规律进行了探讨。研究结果表明：在混合料损伤演化过程中,空隙对试件的变形起着控制作用;加载速度对内部裂纹的扩展速率和发育程度有重要的影响;温度对混合料的极限强度和裂纹扩展行为有显著影响;内部CT数等值线与外部同值等值线的连通可以作为启裂位置和损伤产生的判据。体应变为0的应力阶段所对应的损伤值可作为损伤门槛值,且损伤分维数与应力之间呈非线性关系,并随着损伤的演化发展逐渐增加。