光爆机理你不知道.docVIP

2.1 隧道光面爆破机理 2.1.1 隧道光面爆破作用原理 光面爆破是一种控制岩体开挖轮廓的爆破技术，通过采取一系列措施对开挖工程的周边部位实行正确钻孔和爆破，先是爆除主体开挖部位的岩体，然后起爆布置在设计轮廓线上的周孔边药包，将光爆层炸除，从而形成一个平整的开挖面，是通过正确的选择爆破参数和合理施工方法，以达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计的要求并且减少对保留岩体破坏的一种有效的爆破方法。它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能够有效的控制周边眼炸药的爆破作用，来达到减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全的目的，同时，又能减少超挖、欠挖，提高工程质量和进度。 隧道光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸产物的膨胀作用使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 炸药爆炸后产生的爆炸应力波由炮孔向四周传播，在孔壁及炮孔连线方向出现裂缝，随后在爆炸气体的作用下，使原裂缝延伸扩大，最后形成平整的开裂面。也就是说，该机理分为两个过程，即应力波的作用过程和高压气体的作用过程，它们有先后，但又是连续的不可分割的。第一个过程是应力波的作用,当它从孔壁向四周传开后，产生的切向拉应力超过岩石的抗拉强度而使岩石破裂，最初的裂缝出现在炮孔壁向外的短距离内，如果应力波在两孔之间能够发生叠加，那么，在此区段内，合成的拉应力也能使岩石产生裂缝;第二个过程是爆炸高压气体紧接着应力波作用到孔壁上，它作用时间比应力波要长得多，孔周围便形成准静态应力场，相邻炮孔相互作用，并互位于应力场中，在孔中连线方向产生很大的应力，孔壁两侧产生拉应力集中，最终拉断岩石。 图 2-1 光面爆破周边炮孔作用机理 用图2-1为例来说明隧道光面爆破周边孔的爆破原理。A、B为设计轮廓线上两个相邻的炮孔，同时起爆，每个炮孔分别产生的爆炸应力波以圆柱状向四周扩散，当应力波相遇时会产生应力波的叠加，同时产生切向的拉伸应力，最大拉应力在两炮孔中心连线的中点处，先在此处产生裂纹并向孔壁扩展。 当相邻两个炮孔之间的孔距、最小抵抗线、装药量合适时，两炮孔连线中点处的岩石所受到的拉应力刚好克服岩石的抗拉强度，裂纹沿着两炮孔中心的连线扩展，可以满足隧道设计轮廓线并且岩体能够光滑而平整的断裂。两炮孔连线下方的岩石受到斜向下压力的作用，此处的岩石受到多向应力的作用，不会被破坏。两个炮孔连线上方的岩石受到斜向上的应力的作用，这个作用力可以分解为水平方向的压力和向自由面方向的压力，向自由面方向的应力与从自由面反射回来的应力共同作用，使岩体沿着自由面破裂并将裂解下来的岩石抛离原岩体。 2.1.2 隧道光面爆破的流程 隧道光面爆破的流程是：测量放线→钻孔→钻孔质量的检查→装药与堵塞→连接起爆网络→通风和检查起爆效果。 测量放线是确定开挖的轮廓线，布置炮孔。在这个过程中要注意，隧道开挖后围岩因为失去部分约束而产生向隧道方向的收缩变形，所以开挖轮廓线应该在设计轮廓线的基础上预留一定的变形量。 钻孔是按照测量放线确定的钻孔的位置进行钻孔，经常使用的钻孔机械是气腿式风动凿岩机，孔径一般为40㎜。 钻孔质量检查的内容一方面是钻孔的平直度，另一方面是是否有孔壁塌落的现象，如果出现孔壁塌落就要清孔，如果孔壁没有塌落就可以装药了。 装药与堵塞，掏槽孔、辅助孔、底板孔采用连续装药结构，周边孔采用间隔装药结构。因为炸药爆破岩体是利用炸药爆炸后产生的爆轰气体将岩石炸开，如果不堵塞炮孔那么炸药爆炸产生的爆轰气体将沿着炮孔逸散出去、影响爆破效果、降低炸药利用率、增加修建隧道的经济成本。 连接起爆网络时要注意设置警戒，防止工作人员进入爆破场地发生安全事故。 通风，炸药爆炸后会产生大量的浓烟和粉尘，只有通风后工作人员才能够进入工作场地进行后续的清渣作业等。 检查爆破效果的主要内容是检查是否有超挖、欠挖的现象以及产生超挖、欠挖现象的原因，为后续爆破参数的调整提供依据。 2.1.3 光面爆破技术特点 要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技术要点： 1）根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻的质量。 2）严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。 3）周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现空气间隔装药。 4）采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面