隧道光面爆破

隧道光面爆破一、爆破原理1、作用機理:光面爆破的破巖機理是一個十分復(fù)雜的問題，仍在探索之中。盡管在理論上還不甚成熟，但在定性分析方面已有共識。一般認(rèn)為，炸藥起爆時，對巖體產(chǎn)生三種效應(yīng)：一是應(yīng)力波反射拉伸破壞所起的作用；二是爆炸氣體膨脹做功所起的作用；三是二者共同作用所起的破壞。近幾十年來的研究、實驗和生產(chǎn)實踐表明，第三種效應(yīng)比較符合工程實際情況。光面爆破是周邊眼同時起爆，各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產(chǎn)生應(yīng)力波的疊加，并產(chǎn)生切向拉力，拉力的最大值發(fā)生在相鄰炮眼中心連線的中點，當(dāng)巖體的極限抗拉強度小于此拉力時，巖體便被拉裂，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸產(chǎn)物的膨脹作用使裂縫進一步擴展，形成平整的爆裂面。2、成縫機理：預(yù)裂爆破和光面爆破都要求沿設(shè)計輪廓產(chǎn)生規(guī)整的爆生裂縫面，兩者成縫機理基本一致?，F(xiàn)以預(yù)裂縫為例論述它們的成縫機理。預(yù)裂爆破采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征是藥包和孔壁間有環(huán)狀空氣間隔層，該空氣間隔層的存在削減了作用在孔壁上的爆炸壓力峰值。因為巖石動抗壓強度遠(yuǎn)大于抗拉強度，因此可以控制削減后的爆壓不致使孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，但切向拉應(yīng)力能使炮孔四周產(chǎn)生徑向裂紋。加之孔與孔間彼此的聚能作用，使孔間連線產(chǎn)生應(yīng)力集中，孔壁連線上的初始裂紋進一步發(fā)展，而滯后的高壓氣體的準(zhǔn)靜態(tài)作用，使沿縫產(chǎn)生氣刃劈裂作用，使周邊孔間連線上的裂紋全部貫通成縫。二、設(shè)計參數(shù)主要爆破參數(shù)有：最小抵抗線、炮孔密集系數(shù)、不耦合系數(shù)、孔距等。1、最小抵抗線W光爆層是指周邊炮孔與最外層主爆孔之間的一圈巖石層。（全斷面一次開挖成型和預(yù)留光面層）。光面層厚度或周邊眼（光爆孔）到鄰近輔助眼間的距離，是光面眼（光爆孔）起爆時的最小抵抗線，一般它應(yīng)大于或等于光面眼間距。如果最小抵抗線過大，光爆層將不能很好地破碎下來，甚至產(chǎn)生大塊或留底根；如果最小抵抗線過小，在反射波作用下，可能導(dǎo)致圍巖破壞，影響光爆效果和圍巖的穩(wěn)定性，甚至產(chǎn)生超挖形成凹凸不平的壁面。把光爆層巖石看作類似露天臺階爆破，可以采用以下經(jīng)驗公式來確定最小抵抗線W式中：W—光爆層厚度；qb—炮眼內(nèi)的裝藥量；S—炮眼間距；Lb—炮眼長度；C—爆破系數(shù)，相當(dāng)于炸藥單耗值。2、炮孔密集系數(shù)光爆層厚度w與周邊孔的間距a有著密切的關(guān)系，可用兩者的比值K＝a/W來表示，K稱為周邊孔（光爆孔）的密集系數(shù)。K值過大時，爆破后可能在光爆孔間留下巖埂，造成欠挖，達不到光面爆破效果；反之m值過小時，則會在新壁面造成凹坑，可能出現(xiàn)超挖。實踐中多取最小抵抗線大于孔距，具有小孔距、大抵抗線的特點，尤其在堅硬巖石中密集系數(shù)皆小于1。這樣，可使反射拉伸波從最小抵抗線方向折回之前造成貫穿裂縫，隔斷反射拉伸波向圍巖傳播的可能，減少圍巖破壞。實踐表明，當(dāng)m=0.8～l.0時，爆破后的光面效果較好，硬巖中取大值，軟巖中取小值。3、不藕合系數(shù)不耦合系數(shù)K'，是指炮孔直徑與藥包直徑之比（環(huán)向空氣間隔裝藥時）。光面爆破采用藥包直徑小于炮孔直徑的方法，因而不耦合系數(shù)K'＞1。不耦合系數(shù)K‘的取值一般介于1.1~3.0之間，采用最多的是不耦合系數(shù)K'=1.5～2.5用得較多。4孔距光爆孔的間距比主爆孔小，它與炮孔直徑、巖性和裝藥量等參數(shù)有關(guān)?？拙噙^大，難以爆出平整光面；孔距過小會增加鑿