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。

C型开口聚能管爆破机理与隧道光爆优化效果研究

超欠挖是钻爆法隧道施工的常见问题,与光面爆破效果密切相关。为有效解决隧道掘进超欠挖及常规聚能管不利于光爆层岩体破碎的问题,以优化调节爆轰能量为思路,采用理论分析和数值模拟方法研究C型开口聚能管的裂岩机理。研究结果表明采用C型开口聚能管与采用常规聚能管和常规药包的光面爆破相比具有以下显著优势:1)聚能管开口能显著提高光爆层岩体应力,使光爆层岩体率先损伤,引导岩体充分破碎;2)开口的存在间接增大了聚能方向上的拉应力,裂纹沿聚能方向定向扩展,超欠挖控制效果良好;3)与常规聚能管相比,非聚能方向的岩体应力降低更多,裂纹拓展更少,这更易于保护开挖轮廓线外侧围岩;4)C型开口聚能管可提高周边孔孔距和光爆层厚度,有利于提高光面爆破的效果;C型开口聚能管与常规爆破相比,超挖量降低83%,欠挖量降低68%,半孔率更高且开挖轮廓更平整,并可在一定程度上降低钻孔量和炸药单耗。总体上,C型开口聚能管的应用有利于提高隧道钻爆法施工的效率和质量。

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。

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。

隧道周边孔切缝药包水间隔装药聚能爆破试验

勐省隧道Ⅳ级围岩掘进采用孔底连续装药爆破开挖,存在明显的超欠挖现象。为保证一次爆破成型,减少爆破对围岩和支护结构的扰动,在勐省隧道周边孔应用切缝药包水间隔装药聚能爆破技术,并开展现场试验。试验结果表明,相较于传统光面爆破,水间隔装药聚能爆破技术不仅有效控制了超欠挖,形成了平整轮廓线,且周边孔单孔药量降低了25%,孔距增加了100~300 mm,周边孔半孔率大于70%,节约了混凝土初喷量,避免了欠挖补炮,降低了对围岩的频繁爆破扰动。

不耦合空气间隔装药结构爆破机理分析

空气间隔装药爆破广泛应用于隧道掘进开挖,其中不耦合系数是保证光面爆破效果的关键因素。QBT工程现场仅有Φ32 mm直径的药卷,为改善爆破效果,采用LS-DYNA程序对轴向不耦合系数Kl进行数值研究,分析了轴向不耦合系数Kl取2.41、3.22、4.83时炮孔壁应力场、速度场及损伤特性,与光面爆破小直径药卷(Φ25 mm)连续装药结构进行对比,揭示轴向不耦合系数对爆破效果的影响,得到最优取值。结果表明:有效应力峰值与轴向不耦合系数成反比,应力衰减程度与轴向不耦合系数成正比;质点峰值速度下降率为64%~82%,有效降低了爆破振动,轴向不耦合系数越大,控制振动水平能力越强,但由于岩石损伤程度分布发育不充分,在孔口处可能存在挂门帘现象。

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。

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。

水压爆破方案数值模拟与优化分析

随着爆破技术的不断发展,水压爆破技术在工程中应用越来越广泛。为分析不同水压爆破装药结构对爆破围岩扰动情况以及爆破成型效果方面的差异,采用数值模拟软件分别对连续装药、空气不耦合以及水袋不耦合三种装药情况进行模拟。结果表明:水压爆破装药结构中,可以使用水袋代替部分炸药,达到减少装药量,节约施工成本。水压爆破装药结构对于岩石破坏区边界的平整度均高于连续装药结构与空气不耦合装药结构,且水袋在炮孔中分布越均匀,岩石破坏区边界的平整度越高,爆破成型效果越好,更能适应复杂的地质条件,有效减少超欠挖情况。通过在实际工程中对周边孔使用水压爆破装药结构与原方案进行对比试验,验证了水压爆破结构相较于其他装药结构的优越性。

复杂地质条件下光面爆破间断不耦合装药结构的试验研究

以现场试验研究为基础，提出了利用间断不耦合装药结构，改善含软夹层岩体光爆效果的技术措施，并给出了在含夹层石灰岩和页岩中，其夹层厚度与最佳间断距离之间的关系曲线。采用该项技术不仅能保证施工安全，而且能保证边坡无浮石危险。

隧洞开挖光面爆破装药结构的改进与应用

为了解决乌干达卡鲁玛尾水隧洞光面爆破施工中,无专用光爆细药卷（φ20-22mm）,且竹片难于买到,无法绑扎光爆药串等问题,在8^#、9^#、10^#支洞及主洞开挖爆破施工中做了一系列光面爆破装药结构改进实验。采用（φ25-32mm）常规药卷,在其未与导爆索绑扎的条件下,导爆索成功起爆了光爆孔内按设计线装药密度装入的间隔装药,且取得了理想的光爆效果。实验及应用情况表明：在φ42mm光爆孔内,导爆索与一定间距（〉50cm）的间隔装药在孔内自由分布、未绑扎的条件下,导爆索完全能够起爆孔内的间隔装药,这就简化了传统的光爆药串加工工艺,改变了隧洞开挖中传统的光爆孔内装药结构。

水不耦合装药结构在煤矿井巷掘进光面爆破中的应用

煤矿井巷施工中,光面爆破应用日益广泛,根据煤矿井下爆破条件和安全要求,提出一种合理的装药结构形式——水不耦合装药,包括环向间隙水不耦合装药和轴向垫层水不耦合装药。在全面分析了水不耦合装药的特点的基础上,进行现场应用,结果表明:既保证了井巷周边光面爆破成型效果,又降低了爆破材料的消耗。

微量装药软岩光面爆破技术

在乌干达卡鲁玛尾水隧洞8~#支洞进口段软质岩隧洞开挖中,为了使软质岩隧洞形成平整、规则的开挖轮廓,提出并采用了微量装药软岩光面爆破技术：将导爆索作为炸药单独使用,孔底装入少量加强装药,同时将外圈崩落孔按软岩光面爆破设计,形成双层光面爆破。试验结果及实际应用表明：在软质岩隧洞开挖中采用这种光爆技术能取得较为满意的光爆效果,有效减少超挖,降低成本。介绍了该技术的试验情况、装药结构、设计方法,并根据爆破试验情况提出了微量装药软岩光面爆破参数。

水耦合装药爆破在隧道掘进中的应用

在分析水介质耦合装药结构特点的基础上,根据爆破动力学原理,应用弹性理论和波动理论推导了正入射情况下孔壁岩面上的冲击压力、应力波衰减规律。为了解水耦合装药爆破对岩石的破坏过程,采用有限元软件ANSYS-LSDANA对工程实例进行了数值模拟,并采用数值模拟中的爆破参数进行了现场试验。结果表明:水介质的耦合作用不仅有利于炮孔底部岩石破碎,而且加快了施工进度、改善了施工环境,达到安全增效、降耗的目的。该方法可为其他隧道爆破提供参考,具有重要的推广和应用价值。

大石山隧道光面爆破开挖技术

在大石山隧道爆破开挖中 ,采用了光面爆破、非电毫秒雷管微差爆破、M形掏槽爆破和导爆索间隔装药等爆破技术 ,使光爆眼残留率达到了 10 0 %,确保了隧道断面成形质量。爆破效果表明 ,所确定的爆破方案及设计参数是有效的。

在软弱围岩中实施光面爆破的参数计算

结合地下工程施工中具体做法,对在强风化、裂隙高度发育的软弱破碎围岩中实施光面爆破的参数选取进行了探讨,对此类围岩的光面爆破施工具有一定的参考意义。

精细化管理在隧洞光面爆破施工中的作用

在乌干达卡鲁玛水电站尾水隧洞14.584km的主洞开挖施工中,为了取得良好的光面爆破效果,减少爆破对围岩的扰动,在做好光面爆破设计、选用合理的参数、严格实施钻孔爆破工艺的同时,采取了针对钻爆作业人员和每个开挖作业面的精细化管理,对出现的问题及时沟通,反复培训,指导改进钻爆工艺。隧洞开挖施工的全过程贯穿着"服务、指导、监督"的管理理念,最终尾水隧洞开挖取得了较好的光面爆破效果,光面爆破半孔率达90%以上。实践表明:对于隧洞开挖光面爆破,除了合理的设计装药结构、线装药密度外,做好员工培训、测量放线、钻孔、装药、联网爆破的每一个环节,才能取得令人满意的光爆效果。

隧洞底板开挖光面爆破实验

为了解决乌干达卡鲁玛尾水隧洞底板开挖的石方超挖问题,在底板开挖的初始阶段,进行了一系列光面爆破装药结构改进技术实验,通过调整底板光爆孔孔距、抵抗线、线装药密度,最终确定了合理的底板开挖光面爆破参数:孔距61.8cm,最小抵抗线60cm,装药间隔61.3cm,线装药密度160.4g/m。实验结果表明:光面爆破装药结构改进技术同样适用于隧洞底板开挖,底板光爆孔内按一定间距分布的炸药卷和导爆索在处于自由状态的情况下,仍然能够正常起爆。在卡鲁玛尾水隧洞底板开挖的光面爆破施工中,底板开挖半孔率达90%以上,底板总平均超挖16.67cm,大大减少了石方超挖量,节省了大量回填混凝土,有效降低了开挖成本。

分部楔形掏槽在硬质岩石隧洞开挖中的应用

为了解决乌干达卡鲁玛尾水隧洞10#施工支洞钻孔利用率低、进度滞后、光爆效果差等问题,组织爆破工程技术人员深入施工现场,对现有爆破方案进行优化,提出了"分部楔形掏槽"的概念。并与水平V形掌子面相结合,成功的将硬岩开挖爆破钻孔利用率从79.4%提高到98.5%以上;将平均单循环进尺从2.62m提高到3.25m,有效加快了开挖进度、降低了炸药、雷管单耗;通过调整光爆参数、装药结构,将光面爆破半孔率提高到90%以上。