THE DISTANCE BETWEEN BOREHOLES OF SMOOTH BLASTING BY WATER COUPLING

The stress strength factor, length and opening degree of cracks around boreholes as well as movement regularity Of blockage with the smooth blasting by water coupling are calculated out according to the theories of fracture mechanics and explosion dynamics, and the relation between the pressure in holes and the change of hoIe volume is pointed out, thereby the distance between boreholes is worked out in this paper. For limestone, when uncoupling coefficient is 3,diameter of holes is 100 mm, the hole distance of water coupling smooth blasting is 2. 3 m. The result is consistent with practice.

Study on Smooth Blasting Results in Jointed and Fractured Rock

Factors that affect blasting results may be grouped into those factors that can be controlled and those that cannot be controlled. The controllable factors include explosive properties, initiation timing, and blast geometry. The uncontrollable factors comprise the rock’s natural structures, such as joints and fractures, and the properties, such as elastic constants, density and strength. Among these, the influence of rock structural planes often contributes a high degree of variability to blasting results. This paper presents a theoretical analysis of rock structural plane influences on smooth blasting results based on elasticity and stress wave propagation theory with an emphasis on smooth blasting techniques. Two types of simulated experiments in lab (using strain and acoustic emission measurements) are used to verify the theoretical analysis. The results show that it is difficult to achieve smooth blasting results when the angle between the natural rock structural planes and the blast induced fracture planes ranges from 10° to 60°. Among these angles, 30° is the least desirable angle to produce a smooth wall. For angles less than 10° and greater than 60°, the influence of rock structural planes on blasting results can be ignored.

周边孔聚能装置间隔装药在光面爆破中的应用研究

隧道光面爆破工程的周边孔需要采用间隔装药方式,而大部分间隔装药方式采用“导爆索+雷管”联合起爆技术,此技术具有一定的局限性且经常发生拒爆现象。如何在保证隧道掘进效率的前提下提高光面爆破效果成为目前亟待解决的难题,从现场试验方面开展相关研究,提出“聚能装置+数码电子雷管”新型联合起爆技术,将其应用于高原某隧道,通过与原始的“导爆索+数码电子雷管”联合起爆技术的爆破后效果进行对比分析。实验结果表明:对比原始技术,新技术炸药单耗降低了0.2 kg/m^(3),半孔留痕率提高了5%,平均装药时间由原来的1.3 h降为1.0 h,稳定循环进尺的同时极大降低了耗材费用,提高了隧道光面爆破效果。

炮孔间距对偏心不耦合装药贯通裂纹扩展的影响

为研究光面爆破中偏心不耦合装药炮孔间距对贯通裂纹扩展的影响,利用同心不耦合装药的孔壁压力计算公式并结合应力波叠加原理,推导偏心不耦合装药的炮孔间距计算方法。基于求得的炮孔间距范围,计算3种岩石介质在不同炮孔间距条件下贯通裂纹的扩展位置,并选择砂岩材料进行数值模拟。结果表明:偏心不耦合装药爆破中,贯通裂纹主要集中于偏心侧;抗拉强度大的岩石,贯通裂纹偏离炮孔连心线的程度也较大。砂岩的炮孔间距为60 cm时,贯通裂纹扩展方向与炮孔连心线重合,连心线下方出现裂纹比较集中的贯通区域;炮孔间距的增大导致贯通裂纹远离炮孔连心线,从而造成欠挖。偏心不耦合装药爆破后,偏心侧岩石的损伤明显大于非偏心侧。

周边眼偏位空孔爆破设计优化研究与应用

依据已有研究对空孔效应和设置空孔时裂纹扩展规律进行探讨,发现空孔有利于裂纹贯通,对提升爆破效果有一定帮助,但也发现传统的直线型空孔布置会导致裂纹偏向,即在空孔附近转向、偏离原发展路径,影响原设计开挖轮廓。若设置偏位空孔,则可充分利用空孔效应及导向作用以提高开挖质量。对于偏位空孔在爆破中的效应,采用数值模拟研究了不同炮孔间距、空孔偏位角下的裂纹扩展规律和炮孔间贯通情况,探讨了最优偏位角度设计,并根据模拟结果对现场爆破方案进行优化,研究实际应用效果。研究结果表明:偏位空孔对爆生裂纹具有较直线空孔更明显的导向作用,主要表现在爆生裂纹尖端向空孔本身发展或被空孔裂纹引导偏向、最终主裂纹与空孔连通或在空孔范围之外主裂纹相贯通,更利于炮孔主裂纹扩展与贯通;通过提取模拟结果并测量裂纹范围,对于孔间距在60 cm及以下时,适用于周边眼爆破设计的最优偏位角为15°,在此情况下炮孔连线方向形成了与孔心连线相平行的裂纹,能显著提升贯通效果;对于优化后的福厦铁路某隧道爆破施工方案,通过振速监测及超欠挖断面扫描分析,发现周边眼起爆引起的爆破振速降低了超过50%,超欠挖值也由平均25 cm降低至15 cm以内,整体应用效果良好。该项研究可为隧道爆破减振及超欠挖控制研究提供一定参考。

硬岩引水隧洞掘进爆破参数研究

为探究不同岩性时引水隧洞爆破合理的延迟时间和最小抵抗线,以瓯江引水工程三标段隧洞爆破工程为背景,依据理论公式分析了隧洞爆破的合理延时;通过ANSYS数值模拟软件建立不同最小抵抗线的计算模型,对不同工况下岩体内有效应力、裂纹扩展情况进行对比分析。结果表明,对于花岗岩和凝灰岩,随着最小抵抗线增大,对应的延时也增大,有效应力作用呈衰减态势,裂纹扩展逐渐分散;根据优化结果以3m的炮孔深度为例,花岗岩和凝灰岩下掏槽孔与辅助孔、崩落孔间、崩落孔与周边孔的延时分别取80ms,50ms,30ms和90ms,50ms,40ms,最小抵抗线为600mm~650mm,经现场试验表明爆落岩石块度均匀、易于装运,断面轮廓成型规整,炮孔利用率达到91%,光爆效果良好、与研究结果吻合。

基于随机森林算法的隧(巷)道光面爆破参数选择模型研究

为解决隧(巷)道光面爆破中参数选择困难的问题,构建了基于随机森林算法的隧(巷)道光面爆破参数选择模型。模型以围岩质量分级BQ、隧(巷)道断面面积、炮眼直径为输入参数,以最小抵抗线长度、炮眼间距、炮眼深度为输出参数。使用了24个训练样本、7个测试样本进行模型训练及测试,结果表明,炮眼间距、最小抵抗线长度、炮眼深度3个输出参数值与测试样本对应参数值之间的平均相对误差分别为17%、8.8%、22%,可见模型对于最小抵抗线长度的选择效果较好,对炮眼间距、炮眼深度的选择效果欠佳。

杭温隧道聚能水压爆破技术原理与施工应用

杭温铁路木匪岭、石尖等隧道围岩强度高,局部节理发育,存在极高的水平向地应力,岩爆频发。传统光爆在控制超欠挖及减轻诱发岩爆等方面存在显著缺陷,为此,开展数值模拟分析研究以及普通光爆与聚能水压光爆对比试验。结果表明,聚能水压爆破在聚能方向的孔壁压力峰值和岩体内有效应力峰值较大,利于形成导向裂缝,减小对保留围岩的损伤;聚能水压爆破在减小爆破振速、控制超欠挖、降低粉尘及有害气体浓度等方面效果显著,同时减少爆破诱发岩爆次数及强度。研究成果可以对矿山法硬岩隧道爆破施工提供理论支撑和现场技术指导。

改善不同地应力下隧道轮廓爆破成型效果

含预切空腔的轮廓爆破技术被认为是改善高地应力下隧道轮廓成型的有效方法。然而,对这种爆破技术在不同地应力下性能的研究较少。本文通过校验后的公路隧道数值模型,调查了含预切空腔(PC)的两种典型轮廓爆破技术(即光面爆破(SB)和预裂爆破(PB))在不同地应力条件下的性能。结果表明,在耦合装药和50 MP地应力下,PCSB比PCPB能获得更好的隧道轮廓成型效果。此外,研究了两种轮廓爆破技术在不同的不耦合系数和地应力条件下的性能,发现随着地应力从30 MPa增加至50 MPa,PCSB和PCPB作用下隧道轮廓成型效果均逐渐改善。此外,在不同地应力条件下调整周边孔的不耦合系数能使PCPB形成有效的隧道轮廓。然而,对于PCSB,在不同地应力条件下,需调整所有炮孔的不耦合系数才能形成符合要求的隧道轮廓。最后通过多元非线性回归获得经验公式,本研究可以为不同地应力下使用PCSB和PCPB开挖隧道提供设计参考。

夹泥灰岩隧道爆破参数对超欠挖的影响研究

为了研究夹泥灰岩隧道爆破参数对超欠挖的影响,通过ANSYS/LS-DYNA有限元计算软件建立夹泥灰岩隧道周边孔爆破三维模型,以爆破超欠挖面积为评价指标,得到了周边孔的孔间距、径向不耦合系数、光爆层厚度以及装药结构4种关键参数对超欠挖的影响规律;设计了正交试验方案,得出各爆破参数的最佳取值,并将优化后的爆破方案运用到三角塘隧道中,得到优化后方案超挖面积减小5.03 m^(2),相较于原爆破方案降低了69%,隧道每延米可直接节省经济成本613.8元。

考虑地应力与先爆孔损伤的光面爆破数值模拟

为了研究先爆孔损伤与地应力对不同埋深条件下岩石光面爆破损伤演化规律的影响,首先采用二维数值模拟确定了RHT模型适用于光面爆破的损伤阈值为0.5,然后建立三维模型,采用ANSYS-DYNA隐式-显式序列求解法对模型施加地应力,通过等效刚度折减模拟先爆孔损伤,探究了岩石损伤在空间中的分布规律。结果表明:地应力的存在对深部岩石的爆破损伤有抑制作用,且这种抑制作用会随埋深的增加而愈发明显;先爆孔爆破对岩石造成的损伤对后续光爆孔破岩有促进作用;不同埋深下进行光爆作业时最佳光爆层厚度及光爆孔间距均不一样,当同时考虑先爆孔损伤与地应力影响时,埋深较小时二者取值可适当增加,埋深较大时二者取值应随埋深的增加而相应减小。

沙特NEOM隧道项目支洞光面爆破关键技术研究

为解决NEOM隧道项目支洞光面爆破效果差的问题,通过现场调查和计算分析发现钻孔质量、炮孔破坏半径、荷载持续时间、传爆结构、延期间隔等5个光面爆破效果影响因素。钻孔质量是人工影响因素;相邻周边孔间延期误差和缓冲孔装药结构是影响光面爆破整体效果的因素;周边孔传爆结构以及周边孔与缓冲孔延期间隔是影响光面爆破局部效果的因素。钻孔质量可通过管理手段提高;使用5g/m导爆索连接拱顶部位周边孔,40g/m导爆索连接边墙部位周边孔可起到周边孔应力波联合作用机制,提高周边孔间平整度;缓冲孔采用中部和顶部小直径药卷装药可减少裂隙区侵入围岩的深度,以控制超挖;改变周边孔传爆结构可解决炸药减敏失效问题,可减少局部欠挖;控制周边孔与缓冲孔延期间隔不大于200ms,可有效防止周边孔内药卷被拖曳偏离设计位置,从而控制局部欠挖。实施综合改进措施后,光面爆破效果得到了极大提高,开挖轮廓面呈锯齿状现象消失,可节约混凝土用量,同时减少欠挖处理时间,加快开挖循环周期。

沙特NEOM隧道项目光面爆破高效施工方法研究与应用

传统的隧道光面爆破装药结构复杂,需投入较多人力提前加工药串,装药速度较慢,人工和辅助材料成本较高,且药卷固定不牢易使药卷集中,造成光面爆破效果不佳。结合沙特NEOM隧道支洞项目所在地的施工习惯和其他外部施工条件、隧道岩石性质、钻孔条件和爆破器材种类等因素,设计出一种40g/m高能导爆索和2号岩石乳化炸药组合式的光面爆破装药结构,通过改变装药结构和装药方法,省去提前加工药串步骤,节省了人力和辅助材料投入,相较于传统的光面爆破装药结构简单、耗时短、可操作性较强、对爆破作业人员的技术水平要求也较低。经爆破测试表明,采用此施工方法光面爆破效果较好,残孔率达到88%~92%,能有效提高光面爆破施工效率,改善光面爆破效果,降低隧道爆破开挖施工成本。

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。

隧道光面爆破施工技术要点分析

光面爆破技术作为一种有效的爆破控制技术,对施工质量、超欠挖及成本控制至关重要,但是在山岭隧道中经常遇到地下水、岩爆等地质情况,给光面爆破施工带来不便。该文针对该种情况以温泉隧道为背景,从爆破原理、光面爆破参数设计、光爆后效果等几个方面进行探讨,得出合理的施工设计参数,在此基础上提出合理的施工控制技术,为后续隧道钻爆设计提供参考及优化辅助和依据。

极小断面公路隧道施工技术研究

通过对极小断面公路隧道施工技术的研究,探讨了其在现代交通建设中的应用价值和施工方法。首先,介绍了极小断面公路隧道的概念和特点,包括其较小的断面尺寸和限制条件下的施工困难。其次,分析了传统隧道施工技术在极小断面公路隧道中存在的问题,如施工效率低下、安全风险高等。再次,提出了一种基于机械化施工的新型极小断面公路隧道施工技术。该技术利用先进的机械设备和自动化控制系统,实现了对隧道断面的精确控制和高效施工。最后,通过实际案例验证了该技术在极小断面公路隧道施工中的可行性和优越性。研究表明:该技术可以显著提高极小断面公路隧道的施工效率和质量,降低工期和成本,并减少安全风险。因此,该技术具有广阔的应用前景和推广价值,对提升交通建设的发展水平具有重要意义。

京西山岭隧道爆破开挖方案比选

国道109高速十工区清水1号山岭隧道进口开挖爆破掘进1700 m,由于工期紧、任务重、要求高,项目部根据相关规程,对多方案进行比较选用最适应的方案,计划采用劈裂棒非爆开挖方案、二氧化碳爆破方案、山岭隧道光面爆破方案等比选,推动施工进展,确保如期履约。经现场实际试验爆破,劈裂棒非爆开挖和二氧化碳爆破,从安全、进度、环保、经济成本方面均不能满足山岭隧道掘进开挖需求。

不同药卷直径下溜井光面爆破成型效果的对比分析

针对某地下金属矿山高阶段直溜井掘进爆破超挖量大,拟通过降低炸药用量、增大不耦合系数对原有大直径间隔装药结构进行优化。经理论分析,提出采用70 mm直径药卷空气间隔装药结构替代原140 mm药卷毛竹间隔装药结构,采用数值仿真计算和现场试验对比2种光面爆破装药结构的爆破效果。结果表明:140 mm直径药卷间隔装药结构爆破后岩体损伤较为严重,易导致超挖问题,光爆成型效果一般;而70 mm直径药卷空气间隔装药结构爆破后岩体损伤明显减弱,有利于溜井光爆成型。同时为提高小直径药卷光面爆破过程中岩体破碎度,可考虑增加辅助孔数量,保障溜井顺利开拓。

秦岭马白山隧道硬岩段光面爆破参数优化

光面爆破是硬岩隧道开挖的主要施工方法,由于破岩机理复杂,若爆破参数设计不合理,易导致硬岩隧道光面爆破成型控制较困难。西十高铁秦岭马白山隧道围岩以燕山期花岗岩为主,Ⅱ、Ⅲ级围岩占隧道全线70%以上。以该隧道工程为研究背景,针对原方案爆破后存在的隧道超欠挖、二次爆破施工等问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对光面爆破成型控制进行数值模拟,分析硬岩隧道爆破应力波传播规律及围岩损伤情况,揭示爆破扰动下硬岩应力演化特征及变形破坏规律,提出光面爆破参数优化措施,有效改善爆破效果。该研究成果可为硬岩隧道全断面光面爆破开挖参数设计与施工提供借鉴。

高速公路隧道破碎围岩掘进水压光面爆破施工技术

以某高速公路隧道工程为例,根据破碎围岩施工条件,提出聚能水压光面爆破施工方案,确定主要的施工流程以及具体施工方法,总结爆破施工注意事项,从周边眼数、循环进尺等方面对比分析本工程所用爆破技术与常规光面爆破技术的区别。实践表明,聚能水压光面爆破施工技术兼具安全、质量可靠、效率高、成本低等优势,在高速公路隧道破碎围岩掘进中取得良好的应用效果。