试析爆破工程中影响爆破效果的因素

对爆破工程中影响爆破效果的重点因素,包括:炸药性能、临空面选择、布孔方式、钻孔深度、封孔堵塞状况、施工区域的地形条件、起爆点位置、非均质岩体方面的几个内容进行了分析,提出了改善爆破效果的措施。     

厦门地铁盾构基岩爆破振动的初步试验探讨

地铁盾构基岩爆破具有炮孔深,无临空面,振动效应较明显的特点,而复杂的周边环境对爆破振动效应提出了较高的安全要求。结合厦门地铁2号线五五区间盾构基岩爆破工程,通过现场监测与数据分析,对地铁盾构基岩爆破振动特性进行了研究,为类似工程提供参考经验。     

小断面特硬岩隧道爆破技术

针对小断面特硬岩隧道的特点,提出了利用增加中空眼数量来增加临空面,合理确定周边的间距及装药量,保证了小断面特硬岩隧道爆破进尺,同时使爆破质量达到预期的效果。     

节理化进水口的超大直径岩塞施工期变形稳定分析

长甸电站水下岩塞为我国首例超大直径岩塞,其平均直径达12.3 m且地质条件较为复杂,是该电站改造工程的重大技术难题之一。针对长甸电站进水口边坡岩体节理发育的特点,采用3DEC方法建立了节理岩体模型,对施工期集渣坑、连接段开挖导致的岩塞局部拉应力和非连续变形特征进行了分析,进而,基于强度折减法对爆破前期岩塞体的潜在失稳模式和稳定性分区进行了评价。研究表明,节理对岩塞体的稳定特征影响突出,岩塞体的潜在失稳模式呈现由洞内浅层向深部追踪节理密集带Jm7发展的趋势,岩塞掌子面局部拉应力区的块体稳定性相对最差;而考虑结构面的不同连通率的岩塞体整体安全系数在2.2~5.1之间,满足安全性要求。针对节理化岩塞体采用的3DEC模拟能够良好地反映结构面的控制性作用,分析方法可以为类似工程提供参考。     

覆盖岩溶临空面稳定性研究

覆盖岩溶性临空面是指覆盖岩溶场地中建筑物基底应力影响范围内具有陡倾角土岩交界面的一种岩土组合地质体.稳定性的影响受到很多因素制约,除岩性自身强度外,主要是荷载的总量值和荷载的施加位置,其次是桩基的入岩深度与桩径.在桩荷载作用下,临空面岩体的破坏将主要发生在桩基附近而不是在坡脚.     

坚硬岩石一次爆破成井掏槽方式的数值模拟研究

对坚硬岩石条件下深孔一次爆破成井的九孔、双孔菱形、单螺旋和双螺旋4种掏槽方式,在炸药爆炸荷载作用下的应力产生和传播机理进行了计算机数值模拟。模拟采用LS-DYNA三维非线性动力有限元程序,结果得到了4种掏槽方式的节点最大应力产生的时间、空孔周边应力产生的时间、有效应力作用的时间、节点最大运动速度以及掏槽孔应力全部贯穿的时间等相关参数的定量计算值。通过对计算结果的综合优化研究,选择了单螺旋掏槽方式优化模型。该研究成果,已在现场应用中得到了验证。试验结果表明,该方法解决了制约一次爆破成井相关爆破参量难以确定和爆破效果难以预料等技术上的瓶颈问题,并为其在地下建筑工程领域中推广应用提供了科学合理的理论指导依据,具有广阔的推广应用前景。     

钻爆法施工对软硬围岩过渡段振动特性研究

为研究爆破作用下隧道软硬围岩过渡段振动特性,以贵州石阡至玉屏(大龙)高速公路老木山隧道为工程背景,对隧道围岩软硬过渡段的爆破振速进行实时监测,并运用FLAC3D数值计算软件对爆破作用下软硬围岩过渡段开挖面动力响应进行模拟和研究。结果表明:软硬围岩过渡段爆破波的传播受临空面放大作用和垂直传播放大作用共同控制,由软岩向硬岩方向发展,横断面最大峰值振速出现在拱脚处;爆破地震波在纵断面上呈现区域变化,掌子面后方成洞区约2 m处有可能出现损伤甚至塌落的危险;爆破诱发质点峰值振速与其造成的损伤范围具有很好的相关性。     

钻孔套心应力解除法在米仓山隧道中的应用

隧道开挖产生临空面,在初始高地应力作用下围岩向临空面产生变形,软岩隧道面临大变形、坍塌,硬岩隧道面临岩爆、掉块等施工风险,两者均对隧道施工带来了极大的安全隐患。准确的获得隧址区地应力分布特征,评价围岩稳定性,指导隧道工程设计和施工,是保证工程安全高效的必要途径。     

隧道掘进爆破振动波形特性分析

以地铁隧道爆破施工为背景工程,通过监测隧道爆源正上方地表的振动,研究了隧道爆破振动波特性与爆破参数的关系,并分析了爆破振动波形各频带能量分布规律。通过研究分析,得出以下结论:(1)隧道掘进毫秒延期爆破,各段位爆破震动衰减规律各不相同,相对于k和α的修正方法,采用一个药量折减系数对单段药量进行修正更简便、更科学;(2)药量折减系数与最小抵抗线、临空面面积相关,其大小随着最小抵抗线的减小而减小,随着临空面面积的增大而减小;(3)运用Fourier变换得到振动波的频谱图,运用小波变换将振动波分解为若干频带,并绘制各频带能量分布图,两者结合更有利于分析振动波的优势频率,为减震、抗震提供依据。     

临空面对爆破震动强度影响的数值研究

现有岩体爆破破碎理论中,临空面都发挥着极为重要的作用,利用临空面的破岩作用来达到降震的目的成为研究的重点。然现有研究多是理论探讨和现场试验,数值模拟方面鲜有涉及。本文采用LS-DANY有限元程序,定量分析了不同临空面数量时隧道结构的爆破震动响应,从数值上探讨了临空面对隧道爆破震动响应的影响机理;并结合西康二线小瓢沟隧道爆破开挖施工时既有大瓢沟隧道的振速实测数据,验证了数值模拟的合理性。研究结果表明,隧道爆破开挖施工中临空面的合理构造可有效降低既有结构的震动响应,所得结论亦可为新建隧道钻爆施工方案的优选提供理论依据。     

薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究

 以南屯煤矿1610工作面为工程背景,对薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数进行研究。通过对薄煤层工作面回采过程中顶板受力状态分析,确定影响薄煤层切顶卸压沿空留巷的关键参数为顶板预裂切顶高度、预裂切顶角度以及预裂爆破钻孔间距。数值模拟分析结果表明,当直接顶岩层厚度远大于采空区高度时,应在预裂切顶高度满足岩层下沉弯矩产生的拉应力使直接顶整体拉断的同时,预裂切顶面应向采空区偏转一定角度,从而有效切断采空区顶板与留巷顶板间的应力传递,实现顶板的顺利切落成巷。在此基础上,通过现场预裂爆破试验,确定最佳预裂爆破钻孔间距。研究成果在现场实际工程中成功实施,对于切顶卸压沿空留巷技术在薄煤层开采中的推广应用具有重要的借鉴意义。     

爆破漏斗岩石破碎块度实验与仿真

为研究单自由面岩石爆破破坏范围变化以及破碎块度分布规律，首先采用光学折射Snell定律研究爆炸应力波在单自由面的反射规律，进而确定爆破漏斗底半径；然后结合白马铁矿现场爆破漏斗实验，分析不同药包埋深和药包质量条件下爆破漏斗几何特征和岩石破碎块度大小；并采用连续-非连续单元法(CDEM)模拟爆破漏斗形态和岩石破碎块度。研究结果表明：单位药包质量下的爆破漏斗体积以药包比值质量的幂函数型增大，并随药包比值埋深的增加呈现先增加后减小的规律，在比值埋深值为1.01时存在极大值点；爆破漏斗岩石破碎块度随药包质量的增加而减小，随药包埋深的增加而增大，破碎岩块的平均粒径以药包质量的-19/30次方减小，以药包埋深的1.42次方增大。最后，采用验证过的数值模拟方法，再现了三峡工程下岸溪料场宽孔距小抵抗线爆破设计破岩效果，为实际工程岩石爆破块度分析和预报提供参考。     

基于超声法的无临空面水泥塞强度在线测量技术研究

所建立的基于超声法的水泥塞强度埋入式在线测量技术,有效解决了部分特殊工程中无临空面水泥塞强度无损检测的难题.根据换能器埋入水泥塞的影响试验、耦合效果试验及水泥塞温度对超声声速影响试验研究结果,表明埋入式在线测量方式能有效测量无临空面水泥塞早龄期强度,且对水泥塞及工程施工没有影响.     

定向卸压隔振爆破对岩石的损伤破坏效应及其工程应用

为降低常规爆破对保留岩体的破坏损伤,提出了定向卸压隔振爆破方法,并介绍了其技术原理。霍普金森杆、超动态、动焦散、动光弹和一级轻气炮等试验结果表明:采用定向卸压隔振爆破隔振材料一侧爆炸初始压力降低了30%~60%,爆破振动峰值下降了32%~67%;作用于隔振材料一侧爆轰波能量被阻隔46.95%,隔振材料一侧保留岩石的声速降低13.48%;临空面一侧的主剪应力是隔振材料一侧的3.5倍,应力强度因子是隔振材料一侧的1~2.12倍。实践表明,临空面方向汇集了大量能量,获得了好的爆破效果,同时可以减少露天边坡的开挖费用和平巷掘进超欠挖量。     

定向聚能爆破弱化综掘工作面逆断层应用研究

针对综掘工作面过逆断层采用普通爆破预先弱化硬岩时巷道围岩和构造区域煤岩体的稳定性问题,通过理论分析和对比模拟实验研究爆破扰动逆断层构造带的突出原因,提出改变装药结构,采用定向聚能爆破的预防对策并进行现场应用。研究发现,爆破应力波传播到逆断层构造区域时,在煤岩交界面发生波的透射和反射,爆破振动的累积损伤使不同煤岩介质交界面的破坏最为严重,加大了煤岩体的损伤程度和破坏范围,为瓦斯动力灾害的发生提供了弱面,有利于突出的发生;定向聚能爆破可以使爆破作用集中在岩体方向,减少应力波对构造区域煤岩体的扰动;在本实验条件下,聚能方向的应力比普通爆破增加2倍左右,非聚能方向的应力减小约3倍。现场应用表明,采用定向聚能爆破后,综掘工作面坚硬岩石中的裂纹损伤扩展,达到了预先弱化的目的和综掘机破碎岩石的要求,工作面上方逆断层构造区域的煤岩体基本完整,为综掘工作面安全快速通过硬岩逆断层提供了保证。     

节理特性对应力波传播及爆破效果的影响规律研究

建立节理岩体一维分析模型并进行量纲分析,探讨节理特性对应力波传播规律的影响。单节理时,应力波通过节理后出现了明显的延时和振幅衰减,但主频无明显变化;多节理时,随着节理间距及节理数量的增加,透射应力波幅值均有所降低,且节理岩体等效波速随着节理数量的增加而线性减小。采用连续–非连续单元方法(CDEM),探讨节理强度、节理刚度、节理刚度/强度、节理间距、节理倾角等参数对爆破效果的影响规律,并通过平均破碎尺寸、极限破碎尺寸、大块率、系统破裂度及等效损伤因子等指标进行综合评价。计算结果表明:爆破效果随着节理强度(刚度)的降低而逐渐变差,当节理的强度(刚度)达到岩块强度的1/1 000后,更低的节理强度(刚度)对爆破效果的影响不大;当节理强度和刚度取为岩块的1/1 000时,节理间距越密集,爆破效果越差,但节理倾角对爆破效果的影响不大。节理岩体中爆破时,爆破能量被圈闭在炮孔与附近的节理面之间,导致炮孔附近区域过于破碎,而远离炮孔的区域破碎较少;因此,爆区内节理的发育程度与爆破效果之间存在负相关关系。     

用石灰爆破粘土

石灰爆破粘土,是利用生石灰在密闭的条件下加水消化所产生的膨胀应力将质地松软的粘土矿爆破.我们推广此经验后取得了很大的效果,采土量由4人日采200吨提高到1人4小时放2-3炮就采土200-300吨,提高效率8-9倍. 石灰爆破粘土的方法是在距土掌面1.2米钻孔,孔深1.2米,孔底直径0.4米,上孔直径0.3米.石灰装入孔底,分两层,底层装石灰25公斤,中间铺一层砂子,上层装20公斤.     

穿层爆破各煤层动态应力分布与抽放效果探讨

穿层深孔爆破在石门揭煤及局部地段防止瓦斯突出有重要作用,由于爆破区域跨越多层煤、岩介质以及扇形布孔造成孔口孔底最小抵抗线不相等因素影响,穿层深孔爆破研究较为困难。在大量矿井试验基础上,利用三维数值模拟方法,研究有代表意义的穿层深孔爆破相关理论问题。建立穿层爆破计算模型,获得不同位置抽放孔有效应力随时间变化规律;探讨各抽放孔有效应力随距炮孔水平距离增加而衰减,以及不同抽放孔轴线方向两层煤中应力分布的差异。计算结果表明:复合介质孔口、孔底煤层中爆破裂隙贯通范围分别为1.4,1.8 m;孔底由于锥形波的叠加和应力波反射双重作用影响,在相同距离时孔底有效应力平均值较孔口大73%;煤–岩复合介质中煤层爆破效果优于单煤层爆破效果,同等情况下,复合介质煤层中孔口处有效应力极值较单煤层增加17%～42%,孔底增加6%～24%。现场实践表明,当作用在抽放孔轴线的平均有效应力由7.12 MPa增到12 MPa后,瓦斯抽放总量增加3倍以上。     

深部高应力圆形隧洞内部卸荷条件下岩爆模拟试验和强度弱化效应研究

为了模拟深部高应力圆形隧洞在内部卸荷条件下洞壁发生岩爆的过程,以具有中等岩爆倾向性的红砂岩作为试验材料,利用TRW–3000岩石真三轴电液伺服诱变试验系统,对100 mm×100 mm×100 mm立方体红砂岩试样开展了先加载后钻孔卸荷条件下的岩爆模拟试验。试验模拟500 m深度的二维应力状态,首先对试样加载至设定的初始应力状态,然后利用自主研发的岩石钻孔卸荷试验装置进行岩石内部钻孔卸荷(孔洞直径为25mm),之后在竖直方向加载至洞壁发生破坏,达到模拟效果后主动卸载。试验过程中,利用微型摄像机监控并记录洞壁的整个破坏过程。为了对比卸荷作用的影响,对预先贯穿孔洞(孔洞直径为25mm)的同尺寸红砂岩试样开展了先开孔后加载条件下的岩爆模拟试验。试验结果表明,2种试验条件下均可实现岩爆过程的模拟,整个试验过程均可以划分为平静阶段、颗粒弹射阶段、岩片剥落阶段,最终在洞壁两侧形成V型槽。与先开孔后加载试验相比,先加载后开孔试验中洞壁的初始破坏应力较低,洞壁更容易发生破坏,并且洞壁发生岩爆破坏的严重程度较强,产生的岩片尺寸较大,洞壁剥落岩片的总质量较高,形成的V型槽深度较深,破坏范围较广。试验对比结果表明,高应力岩石内部卸荷会对围岩造成一定程度和范围的损伤,诱发围岩产生明显的强度弱化效应。     

切槽孔爆炸载荷下裂纹扩展行为的实验研究EI北大核心CSCD

为了研究切槽孔爆炸载荷下扩展裂纹和空孔相互作用规律,采用动态焦散线实验系统,分别对单炮孔和双炮孔爆炸载荷下含圆孔缺陷的PMMA材料的爆生裂纹扩展行为进行研究。研究结果表明:(1)单炮孔爆炸载荷下,切槽孔爆生主裂纹扩展轨迹平直,直接与空孔相互贯通,空孔导向效应明显。爆生主裂纹表现为I型模式。(2)双炮孔同时爆破过程中,切槽孔爆生主裂纹由于受空孔和相对扩展裂纹的影响,扩展轨迹较弯曲,空孔处产生的2条翼裂纹分别与爆生主裂纹贯通。(3)P波前缘压应力波与爆生主裂纹相互作用时,爆生主裂纹扩展速度和动态应力强度因子呈现减小变化的趋势。实验研究结果对于岩体定向断裂控制爆破工程实践具有一定的借鉴意义。