周边孔外插角对隧道光面爆破效果的影响

建立孔间距与外插角的关系式,分别对周边孔外插角为定值(3°)和周边孔外插角为不定值(在3°、4°、5°随机选取)两种工况隧道爆破过程进行模拟分析。结果表明:外插角变化会改变周边孔之间的空间位置关系,影响爆破应力波的分布;两种工况周边孔爆破应力波衰减速度均随距离增大由快变慢;外插角不一致时,周边孔保护侧岩体中爆破应力波在多个部位叠加增强,沿隧道开挖轮廓爆破应力不均匀分布,导致更多部位超挖,不利于形成光滑平整的隧道开挖轮廓。因此,工程实践中须要严格控制外插角。

地应力作用下隧道爆破周边孔参数优化研究

为探究在地应力作用下隧道爆破时周边孔最优参数,以白竹山隧道为工程背景,通过数值模拟方法研究当隧道地应力为5 MPa时的情况,将周边孔不耦合装药系数和空气间隔装药段数进行调整,确定合理的爆破参数指导现场施工。研究表明,在相同药量情况下,当不耦合系数为1.4时,粉碎区范围适中,岩体破碎充分,炮孔之间形成良好贯通;周边孔采用空气间隔装药时,孔底空气长度为0.6 m,每节药卷为0.3 m的4段间隔装药结构较为合适,能将平均超欠挖厚度控制在20 cm内,爆破效果较好。

巷道光面爆破周边孔间距确定

为探究巷道光面爆破周边孔间距合理取值,在前人研究的基础上,依据爆炸应力波和爆生气体联合作用理论对巷道光面爆破成缝机理进行了初步分析,推导出在爆炸应力波作用下的初始裂纹长度和爆生气体作用下的扩展裂纹长度计算公式,并根据裂纹贯通条件得出了周边孔间距的理论计算公式。基于LS-DYNA数值模拟,以轴向不耦合系数3.6为例,建立4组不同炮孔间距(35 cm、40 cm、50 cm和60 cm)的分段空气间隔装药双孔爆破模型。通过应力云图和应力时程曲线分析可知:轴向不耦合系数为3.6时,周边孔间距在35~40 cm能够实现裂纹完全贯通,获得良好的光面爆破效果,该结果与理论计算公式所得的42 cm基本一致。

引水隧洞光面爆破周边孔炸药匹配性试验研究

为确保引水隧洞爆破施工过程高效有序的进行,以秘鲁圣加旺引水隧洞前期开挖段为工程背景,通过LS-DYNA软件建立周边孔简化的双孔引水隧洞爆破损伤模型,研究乳化炸药、铵梯炸药、铵油炸药炮孔周围的损伤范围,并采用EMULEX 80的试验数据验证了数值模拟的可靠性,最后结合引水隧洞现场实际分析不同炸药密度、爆速、爆压对炮孔附近岩体损伤范围的影响。研究结果表明:在数值模拟中,乳化炸药能够形成空气连线处裂隙区,且单个炮孔对围岩的损伤范围最小为47.5 cm;乳化炸药的炸药密度、爆速、爆压分别在1.12~1.14 g/cm^(3)、4500~5000 m/s、8000~9000 MPa区间光面爆破效果最好。对比8次现场试验得到的结果,在EMULEX 65、EMULEX 80乳化炸药的基础上考虑对装药结构进一步优化以提高现场施工的经济效益。研究结果对引水隧洞爆破开挖中超欠挖以及损伤控制有一定的指导作用。

隧道周边孔毫秒延时爆破围岩损伤数值分析研究

隧道爆破开挖引起的围岩损伤对隧道的安全施工和支护成本有重要影响,为研究隧道周边孔毫秒延时爆破对围岩损伤的影响,以重庆北大道隧道为研究背景,通过Hypermesh软件建立隧道34个周边孔三维数值计算模型,利用LS-DYNA软件计算得到不同爆破参数的围岩损伤,分析研究爆破损伤与孔间延时、药量和围岩岩性的关系规律。结果表明:孔间延时的取值对损伤范围有较大影响,孔间延时在一定范围内,损伤范围随着延时的增大而减小,当孔间延时继续增大时损伤范围趋于稳定值;损伤范围随着药量的增大而增大,当孔间延时增大时,不同药量的损伤范围差值逐渐减小。花岗岩的周边孔爆破损伤范围小于砂岩,不同延时下花岗岩周边孔爆破损伤范围变化较小,而砂岩的损伤范围变化较大。根据数值计算结果确定了现场周边孔爆破参数,隧道轮廓成型平整,较好地控制了爆破围岩损伤。

勐省隧道周边孔聚能水压爆破试验研究

为降低隧道掘进时的超欠挖现象,提出切缝药包聚能水压爆破的方案。依托勐省隧道掘进工程进行现场试验,使用由水袋、炸药、雷管和切缝管所组成的切缝药包在隧道的顶拱周边孔中开展切缝药包聚能水压爆破试验。每次试验均设置试验组与对照组,以便于对比分析单次试验各分组之间试验效果的区别及各次试验间试验效果的区别。试验结果表明,以切缝药包为基础的聚能水压爆破技术简单易上手,具有较高可行性;在同等装药量条件下,使用切缝药包聚能水压爆破技术可以有效提高炮孔中能量利用率,降低超欠挖现象。

垂直节理岩体隧道掘进开挖周边孔参数优化研究

为解决含垂直节理岩体大断面隧道爆破开挖存在的超欠挖问题,以天城坝隧道为工程背景,借助力学实验测定现场岩体参数,采用数值模拟的方法对含垂直节理岩体隧道周边孔不耦合装药和空气间隔装药的爆炸应力进行模拟分析,确定合理的爆破参数指导现场施工。研究表明,在相同药量情况下,不耦合系数为1.31时,爆破能量能更均匀作用于炮孔壁;周边孔采用空气间隔装药时,孔底、孔口空气介质长度均为0.6 m,药卷间隔为0.3 m较为合适;在节理处周边孔至设计隧道轮廓线的距离控制在25 cm内,在无节理处控制在20 cm内,能将平均超欠挖厚度控制在20 cm内,爆破效果较好。

破碎型岩体隧道周边孔爆破参数优化研究

隧道爆破开挖遇到破碎型岩体时,经常出现保留岩体损伤范围过大而导致严重超欠挖问题,通过周边孔爆破参数优化的方法可以有效控制隧道超欠挖。基于岩石损伤断裂力学理论讨论周边孔爆破成缝机理,考虑不同完整程度的岩石裂纹扩展单位面积所需的表面能,给出破碎型岩体径向应力的衰减规律,推导周边孔间距的计算公式,并结合现场试验验证参数优化后的效果。结果表明,考虑周边孔间距、网孔布设、外插角、单孔装药量及结构等参数的综合影响对控制破碎型岩体隧道的超欠挖是有效的,瑶里隧道实验段喷射混凝土的平均超耗值为70.7%。

空气间隔装药技术周边孔间距对爆破效果的研究

隧道掘进中,控制围岩的超欠挖,即控制光面爆破效果是决定隧道掘进成败的主要考量指标。隧道掘进控制光面爆破效果的参数有周边孔间距、装药量、装药结构等,其中周边孔间距是保证光面爆破质量的最重要参数。通过理论分析LS—DYNA数值模拟平台,建立空气间隔装药双孔爆破模型,计算了周边孔间距在30 cm、40 cm、50 cm和60 cm条件下孔壁压应力及孔壁破坏情况,得出了Ⅲ类围岩中,周边孔间距在40～50 cm可获得良好的爆破效果,并通过现场试验进行了验证。

隧道周边孔爆破振动信号分析

为了解周边孔爆破对控制爆破振动速度的影响,以大连玉华220kV线路新建工程2#大里程隧道为例,分析周边孔爆破振动信号。2#大里程隧道临近商业建筑,通过掏槽孔、周边孔两次起爆,达到了控制爆破振速的目的。因此,在爆破断面垂直的商铺附近,距离爆破断面约6m处布置测试点进行监测。采用FFT法、小波包分析法、加速度功率谱密度法对爆破的振动速度、持续时间、主频、能量-频率分布等进行了分析。结果发现:周边孔爆破中距爆破断面水平距离6m处的最大单向振动速度为1.122 4cm/s,频率较高,80Hz以上,在《爆破安全规程》规定的振动速度范围之内。同时分析了3种方法的异同点,FFT法的速度谱与小波包分析的能量-频谱图波形相似,主频与小波包分析法相差不大,与加速度功率谱密度计算的主频非常接近,可用FFT法初步分析爆破振动信号的能量分布比例。小波包分析法在主频确定方面有更高的分辨率,在精细分析时应采用小波包分析法进行爆破振动信号的分析。该爆破振动信号分析对有效地控制振动速度,降低爆破对周边建筑物的损害和爆破网路设计有着很好的指导意义。

“短孔卸压降振法”对周边孔爆破减振效果的研究

为了解"短孔卸压降振法"对周边孔最大振速的影响程度,利用多自由面削减能量的原理,首先采用ANSYS-DYNA数值模拟软件对设置"卸压短孔"前后的断面模型进行计算分析,其次结合现场对设置"卸压短孔"前后的隧道断面爆破试验,提取爆破后的振速图进行对比论证,从而得出设置"卸压短孔"前的断面爆破振速大于设置后的断面爆破振速的结论。结果表明:1)使用"短孔卸压降振法"后,断面周边孔振动速度有所降低;2)采用"短孔卸压降振法"进行控制爆破后,隧道开挖轮廓线成型平整,超欠挖现象显著减少。

深埋引水隧洞光面爆破周边孔装药结构优化试验研究

隧洞爆破周边孔不连续装药结构是影响光面爆破效果的重要因素之一。基于秘鲁圣加旺Ⅲ水电站引水隧洞工程,针对现场爆破施工方案超挖现象,采用ANSYS/LS-DYNA建立周边孔不连续装药结构数值计算模型,分析了不同药卷间距下周边孔模型的围岩爆破效果;选择最优的周边孔装药结构设计方案开展现场爆破试验,对比验证了装药结构设计对隧洞超挖的改善效果。结果表明:当周边孔药卷间距小于350 mm时,爆破不会出现欠挖现象,且超挖范围随着药卷间距的增大而减小;当周边孔药卷间距大于400 mm时,爆破效果开始出现欠挖现象,且随着药卷间距的增大,欠挖范围增大。通过数值模型对比分析得出周边孔的最优药卷间距为350 mm,采用优化后的爆破设计方案进行爆破试验,得到的超挖范围明显减小,最大超挖距离由43 cm降至30 cm。

隧道掘进周边孔间隔装药结构选取及优化

在隧道掘进施工过程中采用水间隔装药爆破时,炮孔中同时存在空气和水两种间隔介质,其形成的爆炸应力相比单一空气间隔要复杂。为了选取合适的装药结构并确定合理的爆破参数指导现场施工,以温泉隧道为工程背景采用数值模拟的方法对周边孔水间隔和空气间隔装药爆炸应力进行模拟分析,然后选取合适的装药结构进行参数优化,最后通过现场试验进行验证。研究结果表明:在药量相同的情况下,周边孔采用水间隔爆破能够将爆炸能量比较均匀的传递到孔壁,对孔壁周围和炮孔上部围岩的破碎情况要好于空气间隔爆破,意味着达到相同的爆破效果,采用水间隔装药结构能够降低炸药单耗;当周边孔采用水间隔装药结构时,装药量为三段药卷0.9 kg,孔底水介质长度0.5 m,孔口水介质长度0.8 m,药卷间隔0.3 m较为合适,通过现场试验是合理可行的。

粉砂质页岩段隧道光面爆破周边孔间距试验研究

为控制粉砂质页岩段隧道爆破开挖超挖过大,以渝湘复线巴彭路高速公路项目武隆隧道右线进口粉砂质页岩段为研究对象进行光面爆破试验。采用三维激光扫描仪扫描检测爆破超欠挖并评估爆破效果,通过现场试验研究了孔间距为35、40、45、55、60 cm,设计开挖轮廓线内缩5、8、10 cm条件下的爆破效果。结果表明:周边孔间距为55 cm,开挖轮廓线向内收缩8 cm,能够有效控制超欠挖,平均线性超挖小于150 mm。研究结果可对类似工程有一定的借鉴意义。

双层周边孔护壁爆破在软弱破碎围岩的应用研究

软弱破碎围岩在传统光面爆破施工中,容易出现超欠挖量难以控制、围岩损伤程度严重、半孔保存率低等一系列问题。以贵州小白岩隧道爆破施工为工程背景,研究了双层周边孔护壁爆破设计在软弱破碎围岩爆破工程中的应用。研究从分析超欠挖现象的形成原因出发,在周边孔炮孔布置、装药结构以及爆破顺序等方面进行了优化,将最外层的辅助孔装药结构调整为与周边孔相同的不耦合装药,并在外层周边孔保留岩体的一侧添加护壁,爆破时先起爆外层周边孔再起爆内层周边孔。通过数值模拟及现场试验,确定了双层周边孔环向间距为500 mm,径向间距为650 mm,内外层起爆间隔为50 ms。在应用双层周边眼护壁爆破设计后,现场试验段的超挖量与常规光面爆破相比减少了40%~60%,半孔保存率提升至89%,每循环进尺炸药使用量节约了22 kg,经济效益显著提升,具有一定的推广应用价值。

隧道周边孔差异化爆破作用机理及试验研究

为了降低隧道爆破损伤,基于应力波透射、反射理论,利用高分子聚氨酯泡沫材料作为保留岩体防冲材料,提出隧道周边孔差异化爆破装药结构。经理论计算,光面护壁爆破开挖侧孔壁压力是护壁侧的3.4倍,强大的压力差导致贯穿裂纹定向扩展,裂纹长度是光面爆破的1.1倍;光面护壁爆破开挖侧、护壁侧孔壁压力分别为光面爆破的174%、51%,实现了周边孔破碎和保护的差异化。经过基于声波检测技术的围岩爆破损伤试验,光面护壁爆破松动圈厚度比光面爆破降低35.9%;孔深在90 cm以内时光面爆破岩体的损伤度普遍大于光面护壁爆破,验证了光面护壁爆破对保留岩体的有效保护作用。

隧洞掘进周边孔水压聚能控制爆破实践与应用研究

在丽水-龙游天然气管道掘进施工中采用常规光面爆破技术,由于其爆破技术相对粗糙等原因造成隧洞掘进超挖严重,造成了很大的人力及物力的损耗。在原有光面爆破技术上对隧洞周边孔爆破工艺进行适当改进,炮孔中增加了聚能管装置、水袋和炮泥。采用新的水压聚能控制爆破技术后,隧洞成型好、施工进度加快、施工质量明显提高。对比了水压聚能控制爆破与常用光面爆破的技术经济效果,得出水压聚能控制爆破技术无论是在技术效果上还是经济效益上都具有明显的优势。

周边孔炮孔密集系数对光面爆破效果影响研究

周边孔炮孔密集系数直接决定了巷道光面爆破效果。为研究周边孔炮孔密集系数对光面爆破效果的影响,文章通过理论分析,计算出周边孔炮孔密集系数范围为0.78~0.9,再运用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对3个参数(0.8、0.84、0.9)作进一步模拟分析,得出最合理的炮孔密集系数0.84,将该参数在马脊梁矿3号煤层辅助运输巷进行试验,取得了良好的光面爆破效果,巷道未出现超挖,残孔率达90%以上,成型质量高。

周边空孔与炮孔间距对爆破时围岩断裂损伤的影响

为探究周边空孔与炮孔间距对爆破时围岩裂纹扩展和损伤的影响机制,在理论分析炮孔间距对斜入射应力波反射以及卸载波对围岩应力分布影响的基础上,结合数值模型,分析有、无周边空孔和不同炮孔间距爆破时围岩断裂、损伤的变化。结果表明:空孔与炮孔间距是发挥空孔效应的关键因素。间距较小,炸药能量利用率降低,无法发挥空孔对裂纹扩展的导向作用,围岩爆破损伤严重;间距较大,空孔对应力波的反射作用减弱,空孔效应不足以使两孔之间的裂纹相互贯通,无法满足开挖要求;炮孔间距为800~1000 mm时的爆破效果最佳。空孔的增设可将爆破的炮孔间距扩大30%。

软硬结合板孔周边聚酰亚胺撕裂改善研究

软硬结合板孔周边聚酰亚胺(PI)撕裂为偶发的不良现象,业内一般通过调整钻孔参数进行改善,但这种调整会增加生产成本,且改善效果不明显。为彻底解决这一问题,本文通过试验对比不同钻孔参数和软板材料。结果表明:PI撕裂不良的根本原因是软板材料的抗撕裂强度低,使用不同钻刀和提高转速均无法改善,替换抗撕裂强度更大的软板材料制作可完全解决问题。研究结果以期为业界制作高可靠性的软硬结合板产品提供依据,为认证软板材料提供借鉴。