高强度基岩爆破预处理泥水盾构掘进特征研究

泥水盾构在高强度基岩地层中掘进,盾构自身刀具无法有效破岩,采用基岩爆破预处理的控制钻爆法能严格控制破碎碴块体量,提高刀具破岩能力,但盾构施工过程中,掘进参数与岩石之间关系非常复杂。以台山核电站取水隧道为背景,对现场获得的工作数据进行挖掘,分析基岩爆破前后地层中盾构刀盘推力、刀盘扭矩及掘进速度的参数的选用特点。在此基础上,引入参数转换量FPI、TPI指数及比能进行研究,研究表明,未经处理基岩地层,岩石强度过高,刀盘推力先达到最大值,但切深很浅,扭矩很难发挥最大能力;经爆破处理后,基岩岩体受到不同程度破碎,盾构机推力及扭矩能有效发挥其功能,掘进效能提高。因此,在盾构机的工作负荷范围内,应依据基岩岩体破碎效果,调整刀盘推力和扭矩,使之更好地适应地层,力争达到高效安全的掘进目的。     

跨海盾构区间孤石及基岩凸起处理施工关键技术

根据孤石及基岩突起对盾构区间盾构掘进的影响,文章针对跨海盾构区间从孤石及基岩突起的分布情况探测、爆破处理参数设计、爆破方案实施、地层加固等方面进行分析总结出针对跨海盾构区间孤石及基岩突起处理的施工方法、重难点及注意事项。     

泥水盾构掘进过程中硬岩地处理

以台山核电取水隧洞利用爆破后注浆加固再掘进为例，事后对该事件处理的资料和数据研究分析，得出结论：泥水盾构掘进过程中对于硬岩可以采用爆破后注浆加固再掘进的办法解决，为方便盾构顺利掘进，应对硬岩处理过程中特别注意爆破和注浆加固的效果以及掘进时各项参数的设定。     

无临空面深孔爆破技术在地铁施工中的应用

本文以深圳地铁5号线翻身站～灵芝站区间工程为例,主要介绍盾构施工中孤石和基岩的另一种预处理方法,即采用无临空面深孔爆破技术对隧道开挖范围孤石及基岩进行预先爆破处理,将岩石爆破成一定尺寸大小的碎块,使盾构掘进时能快速、顺利通过。     

高应力软岩近距离巷道工程的掘进扰动与稳定性

针对高应力近距离巷道工程的开挖掘进及稳定性问题,进行了理论分析、数值计算及现场监测等一系列研究。首先,在某矿山深部巷道工程的地质与施工条件基础上,采用理论方法分析了掘进爆破扰动应力传播规律及其对邻近巷道或硐室围岩稳定性的影响,并给出了扰动波在岩体中的衰减方程。然后,根据相关理论,采用FLAC软件进行了一次爆破掘进长度和开挖工序等掘进方案的数值分析,结果表明：在动荷载（爆破掘进）作用下,由施工巷道开挖时所产生的变形会直接影响到邻近硐室或巷道周边岩体,应力释放区域较大；当一次爆破掘进长度较小时,由于整段巷道的扰动次数较多而会引起变形增大,但初始速度较小,则反之。最后,采用监测的方式,对施工巷道进行了开挖扰动分析,结果表明：相距为20 m左右的两条巷道,开挖爆破扰动程度较大区域在后掘巷道掘进工作面的前后10～20 m范围之内,而对本条巷道扰动程度较大范围一般距掘进工作面25 m左右；并按照扰动程度大小可分为破坏区、影响程度较大区和影响程度较小区,破坏区和影响区一般位于掘进面30 m以内。     

浅埋隧道掘进爆破的地表震动效应试验研究

以渝怀铁路人和场浅埋隧道工程为背景，进行掘进爆破的地表震动效应试验。通过测量掘进爆破引起的不同位置处的地表振动速度波形，研究地表震动特性及其变化规律。试验与分析结果表明：（1）掏槽孔爆破产生的地震效应最强烈，其震动强度是其他各类炮孔爆破的2倍以上：（2）辅助孔、崩落孔和周边孔爆破引起的地表振动速度并不总是随着其单段装药量的增加而增大；（3）浅埋隧道开挖区将造成掘进爆破产生的地表震动出现“空洞效应”：（4）掘进前方的爆破地震效应可用萨道夫斯基公式进行预测，掘进后方的爆破地震波则不符合这一衰减规律。人和场隧道掘进前方的地震波衰减参数为K=232．8，α=1．90。     

深孔控制爆破在盾构穿越复杂地质条件下施工应用

深孔控制爆破是解决盾构机在复杂地质条件下无法正常掘进的重要方法,特别是在地面环境较为复杂,周围建筑物较多,地下水位较高,存在基岩隆起且伴有大量孤石的地层条件下更为有效。在深圳地铁2号线世界之窗站—侨城北站盾构区间,对深孔控制爆破处理孤石、基岩侵入隧道进行了研究,取得了较好效果。以该工程为背景,介绍了深孔控制爆破在盾构穿越类似地层中的应用。     

光面爆破技术与隧道掘进中的应用研究

通过分析隧道掘进光面爆破的工作原理,加强了光面爆破对隧道掘进的意义的理解,意在强调光面爆破技术在隧道掘进中的重要应用价值,将光面爆破爆破完美运用于隧道掘进,会为我国的基础建设助力。     

FTA在地铁隧道爆破作业安全控制中的应用研究

在地铁隧道爆破掘进过程中,运用FTA分析法,在对爆破掘进事故分析总结的基础上,建立地铁隧道爆破事故树,求解出地铁隧道爆破事故树的最小割集,计算各基本事件结构重要度并排序。结果表明所有事件中"爆破方案审核缺陷,未及时发现存在的问题"危险性最大。在FTA分析结果基础上,提出了相应的地铁隧道爆破安全控制措施。该研究对保证爆破掘进安全具有一定的指导意义。     

特硬岩立井掘进中合理炮孔深度的试验研究

本文探讨了在特硬岩立井掘进爆破中的掏槽方式以及现场应用情况。对2．3m炮孔爆破与2．8m炮孔爆破的掘进速度、直接作业成本作了定量的对比分析。试验表明：强力复合掏槽在特硬岩立井掘进爆破中应用效果良好;2．3m炮孔比2．8m炮孔爆破的掘进速度更高、作业成本更低。     

某煤矿岩巷不同爆破方式振动特性研究

通过对煤矿坚硬岩石巷道爆破振动监测,基于萨道夫斯基公式,回归得到巷道掘进爆破和深孔松动爆破振动速度衰减规律,并采用小波包变换和HHT变换对两种爆破方式的地震波能量分布特征进行了对比分析。研究结果表明:在试验煤矿深部地层中,采用浅孔和分散装药的巷道掘进爆破地震波主振频率高,主要集中在150~250 Hz;集中装药的深孔松动爆破地震波主振频率低,集中在40~80 Hz;硬岩中巷道掘进爆破振动速度衰减规律符合软岩特征,而深孔松动爆破与硬岩一致,深孔爆破试验起爆药量没有超出允许单段最大装药量;低频区爆破地震波能量少,巷道掘进爆破地震波能量主要集中在128~277 Hz,深孔松动爆破地震波能量主要集中在32~64 Hz;深孔松动爆破地震波主振频率峰值能量大,是巷道掘进爆破的320倍。     

浅埋隧道掘进爆破振动特征研究

浅埋隧道掘进爆破振动特征有别于其他类型的爆破,作者根据浅埋隧道掘进爆破振动监测数据,拟合得到了泰山花岗岩中地面振动速度的变化规律。应用小波分析方法分析了浅埋隧道掘进爆破的振动频谱及能量分布特征。其研究对丰富地震波传播理论、指导隧道工程开挖爆破施工和保证地面建筑物安全起到了重要作用。     

断裂控制爆破原理及其现场应用

断裂控制爆破是一种新的周界控制爆破方法，用它取代预裂和光面爆破，可以获得更好的周界控制效果．其主要特征在于采用了切槽炮孔来使孔壁裂纹定位起裂，以及采用了低猛度炸药的减震装药来控制孔内压力和加强爆生气体的扩缝作用．本文简述了断裂控制爆破的基本原理，并着重介绍了用于巷道掘进的现场试验结果及其与其它爆破方法的比较．     

土压平衡盾构掘进上软下硬基岩凸起地层施工措施

广州萝岗区以孤石众多而被列为地质灾害区域,盾构掘进施工会带来掘进速度缓慢,掘进参数、地面沉降、盾构姿态难以控制,盾构刀具异常损坏严重等问题。文中分析了广州地铁六号线二期[萝岗~苏元]盾构区间在复合地层中施工存在的主要风险,介绍了盾构掘进上软下硬基岩凸起地层的辅助施工措施,可为类似工程施工提供借鉴作用。     

盾构区间基岩突起复杂地层处理技术研究

文章以厦门轨道交通工程3号线洪坑站～林前站工程为例,针对基岩突起及孤石复杂地层的盾构施工难点,为确保盾构掘进施工的顺利进行,对于存在的基岩突起及孤石采取"深孔爆破法"进行预处理,结果证明此工艺不仅可提高工程质量,而且节省了施工成本,值得类似工程借鉴。     

AE法油田最大主应力值的测量及其与油产关系

介绍了笔者提出的声发射（AE）估测法。强调考虑孔隙压力的重要性，给出了科尔康油田九口井的测量结果和讨论：该油田现今地应力的有效最大主应力值σ1在762～1325m处随深度变化的规律；依据笔者提出的有效最大主应力值与钻井产油情况成负相关关系的观点，推断所测各井的产油情况；白2井深度为972．8～974．6m处的安山岩AE信号多寡有明显各向异性，由于此深度井段处σ1值明显偏低，推测安山岩岩层可能为裂缝储油岩层；AE法结合孔隙压力可给出σ1值，地层倾角测井资料给出孔壁崩落的优势方向即最小水平主应力方向，钻孔压裂可给出泵压力即最小平主应力值σ3，于是一个中间主应力σ2为上覆岩层压力，可以较精确地获得最大和最小主应力在水平面内的准三维应力状态。     

光面爆破在达康隧道双侧壁导坑法施工中的应用

结合达康隧道在施工掘进过程中光面爆破技术在双侧壁导坑法的实际应用情况,分析了光面爆破的原理,并对光面爆破设计方案作了详细论述,有效控制了隧道的超欠挖,减少了爆破对围岩的扰动,加快了掘进速度,控制了施工成本,取得较理想的爆破效果。     

构造带内巷道定向聚能爆破掘进围岩损伤特征试验研究

为了解决传统的钻眼爆破掘进巷道法在围岩中形成的裂纹无序扩展,遇到构造带时极易诱发动力灾害的现实问题,开展构造煤岩层内巷道掘进定向聚能爆破破岩技术研究。根据聚能爆破的空穴效应和能量转移原理,建立聚能爆破的岩石断裂力学模型,将聚能爆破与普通爆破的裂纹起裂及扩展规律进行对比分析,得出聚能爆破与普通爆破形成的粉碎区以及应力峰值的倍数关系。搭建可模拟地应力与瓦斯压力的爆破试验平台,通过普通爆破和聚能爆破的相似模拟对比试验发现,聚能爆破在聚能方向上形成的粉碎区是普通爆破同方向的0.838倍,应力峰值是普通爆破的1.58倍,爆生气体的静力学作用时间对比普通爆破,在聚能方向上延长了300μs,非聚能方向上缩短了250μs。同时,进行聚能爆破掘进的现场应用,巷道周边眼采用聚能装药后,超欠挖率减少了近50%。研究表明,聚能爆破使聚能方向的裂纹扩展范围增大,非聚能方向的裂纹扩展范围减小,运用于掘进构造带中的巷道时能够提高爆破效率,降低对支护围岩体和构造煤体的损伤破坏程度,抑制由爆破掘进诱发的瓦斯动力灾害事故。     

顶管施工坚硬岩层非爆破破岩掘进技术

在部分地下工程中，管道工程会遇到坚硬岩层，采取科学有效的破岩掘进技术，同时保证工程进度和安全性，对于工程顺利开展至关重要。首先对非爆破掘进技术进行概述，阐析常用的技术手段，在此基础上以具体工程为例，分析顶管施工中遇到坚硬岩层时采用非爆破破岩掘进技术的效果及施工注意事项等。旨在通过此次研究，为类似工程施工提供参考。     

煤矿软岩巷道掘进爆破振动特性研究

通过现场爆破振动、松动圈实测和分析,研究煤矿软岩巷道掘进爆破振动效应及其对巷道松动圈半径的影响。振动测试和小波分析结果表明：爆破振动速度3个方向的分量中水平径向最大、垂直方向最小,因此可将水平径向振动速度作为巷道掘进爆破振动的安全评判指标;爆破振动主振频率均＞100 Hz,爆破能量的80%左右都集中在100～150 Hz频带范围内,且存在2个明显的“子频带”。松动圈测试和分析表明：巷道稳定后的松动圈半径为1.8 m左右,其中爆破振动的影响约占10%。据此调整支护参数,增加锚杆长度,提高支护的安全可靠性。在此研究的基础上,从爆破参数和装药结构等方面提出降低煤矿软岩巷道爆破掘进爆破振动效应的措施。