水平层状岩隧道炮孔参数优化及爆破成形研究

针对水平层状岩隧道钻爆掘进开挖超挖严重的问题,通过炮孔参数理论分析、现场掘进爆破试验以及爆破成形分析,提出了适用于水平层状岩山岭隧道的炮孔优化布置参数。依托蟠龙山隧道工程,通过内移周边眼、周边眼"长短眼"加"空眼"组合布孔、增加周边眼及辅助眼数量、减小辅助眼排距等措施,对水平层状岩隧道爆破成形进行研究与分析。试验结果表明:采用优化炮孔参数,围岩拱部离层高度和平顶宽度明显减小。单次开挖总药量优化前243.2 kg,优化后227.7 kg,减少6%;最大线性超挖和平均超挖面积优化前为0.91 m和9.73 m^2,优化后为0.35 m和4.24 m^2,分别减少0.56 m和56%。

高速公路隧道水平层状围岩支护优化

针对高速公路隧道开挖施工遭遇的水平层状围岩支护问题,结合工程实例,通过对工程原本的围岩支护方案展开分析,实现了围岩支护优化设计。从分析结果来看,原本支护方案在恶劣工况条件下会发生冒顶问题,结合数值模拟分析结果进行优化方案的提出,可以有效解决这些问题。

水平层状围岩隧道爆破控制技术

针对水平层状围岩隧道开挖时,由于水平层理的影响以及爆破扰动,极易导致隧道拱部发生离层、掉块以及严重的超挖、欠挖等问题。采用爆破应力波传播理论分析了爆破应力波对水平节理岩体的作用机理,从理论上解释了水平层状围岩隧道拱顶发生离层、平顶的原因;依托大梁峁公路隧道工程进行现场爆破参数优化试验;并针对拱部超挖严重,上台阶下部边墙欠挖的情况,提出了控制措施。研究结果表明:通过爆破参数优化,上台阶开挖单次爆破可减少6%的起爆药量,下台阶可减少29%的起爆药量;从爆破效果来看,优化后6个试验断面平均超挖由原来的7.81m2减少为2.56m2,优化后超挖面积仅为优化前的31%,欠挖也得到有效改善,优化后的爆破方案不仅能大幅减少隧道超欠挖,减少炸药用量,还能提高开挖后围岩的质量,使隧道施工更安全;拱部超挖可通过内移周边眼、适当增加周边眼间距、减少装药量以及非连续装药等措施进行控制;上台阶下部边墙欠挖可通过缩小周边眼间距或增设周边眼等措施来解决。研究成果不仅可保证依托工程的施工安全,减少超欠挖,节约成本,加快施工进度,还可为类似工程提供参考。