胶新铁路石质路堑爆破施工

文章结合胶(州)新(沂)铁路工程实例,介绍了预裂爆破在控制边坡成型和微差爆破在降震效果方面的使用情况和积极意义。     

深埋地下厂房开挖程序及轮廓爆破方式比选研究

 合理的开挖程序和轮廓爆破方式是深埋地下厂房施工中的关键技术之一。首先总结并综合分析我国已建和在建的主要大型水电工程地下厂房的岩体开挖程序与轮廓爆破方式。在考虑岩体初始应力场和邻近炮孔的联合影响基础上,基于爆炸气体驱动的轮廓爆破裂缝扩展过程分析,论证了高地应力区强约束条件下预裂爆破形成裂缝的可能性。研究表明,地应力是影响预裂爆破形成裂缝的主要因素,当垂直于厂房轴线的水平向岩体应力超过10～12 MPa时,一般不应采用先预裂、再扩挖的开挖程序,而宜选用先拉槽、再预裂或光面爆破的开挖程序。     

山岭隧道受震损害类型与原因之案例研究

 以1999年台湾集集地震造成完工通车仅1 a的三义壹号铁路隧道损害为例,应用隧道受震数值分析成果及相关研究,探讨隧道受震损害的原因。研究成果显示,受震损害区段皆落于埋深接近0.25倍岩体波长的范围内,即隧道埋深与岩体特性的组合强化震波受地表自由面反射与隧道散射的效应,导致衬砌受震引起应力大幅增加而造成破坏。而衬砌损害可归纳为4种类型：纵向裂缝、环向裂缝或环向施工缝错动、环状剥落以及斜向裂缝与剥落。分析隧道施工地质记录及震后检测结果显示,衬砌纵向裂缝主要受地盘深处上传的S波垂直方向或45?入射导致衬砌轴力与弯矩受震增加而影响。环向裂缝或环向施工缝错动则受到水平方向P波造成的张力破坏以及乐夫波造成衬砌应力增加的影响。环状剥落系隧道承受较显著的水平方向应力下,S波45?入射导致衬砌应力增量以及避车洞开口结构配置的影响。而斜向裂缝则受S波通过软硬地盘互层的应变差异以及隧道衬砌结构刚度特性所致。研究成果表明隧道受震损害原因与影响因素,可为山岭隧道耐震分析与设计提供参考。     

煤层瓦斯抽采爆破卸压的钻孔布置优化分析及应用

 为解决重庆地区低透气性松软煤层瓦斯抽采率低的难题,提出煤层底板预裂爆破卸压增透新技术,指出其增透过程分为爆破应力波与爆生气体共同作用形成裂隙贯通区和爆破空腔顶部煤岩体垮落形成卸压带2个阶段。借助数值模拟对不同孔距爆破应力波的动态演变规律进行研究,发现预裂爆破影响范围分为粉碎区和贯通区,其中粉碎区范围约为爆破孔直径的6倍,而贯通区的形成则主要受大直径控制孔反射形成的拉伸波作用,最终得到预裂爆破形成贯穿裂隙且保持与控制孔同高破坏区间的最优孔距为0.9 m,并将该技术应用于重庆–煤矿K4煤层底板巷预抽瓦斯工程。应用结果表明：瓦斯抽采纯量提高2.8倍,瓦斯抽采浓度提高3.75倍,而且在爆破完成20～30 d后瓦斯抽采效果明显提高。     

岩石炮孔预切槽爆破断裂成缝机理研究

应用岩石断裂力学理论和爆生气体膨胀准静压理论，建立了岩石中炮孔不偶合装药孔壁预切槽爆破时的脆性断裂力学模型，分析了裂缝的扩展规律，包括起裂、止裂条件、起裂方向、扩展长度和裂缝扩展过程中的速度变化等。此外，本文还就炮孔预切槽爆破时的动态效应进行了初步探讨。     

发震断层震前应力降现象及其机制探讨

为了探究发震断层临震应力变化与失稳过程之间的规律性联系,开展跨尺度岩体样本震前应力降现象及机制研究。通过对典型地震实验数据、野外地应力监测数据进行计算分析和再解释,研究不同尺度研究对象的震前应力-应变变化规律。结果表明:(1)从岩块、钻孔到地壳尺度的实验观测数据均显示,断层失稳前都有应力突然减小(应力降)的现象;(2)震前应力降现象空间尺度跨越3～6个数量级,应力降提前响应时间覆盖1～6个数量级,表明参与地震孕育介质规模和质量越大,前兆响应时间越长;(3)野外钻孔地应力监测数据表明,应力降大小和提前响应时间与天然地震存在线性正相关关系;(4)发震断层岩体固有的塑性属性使其整体崩解迟滞于力学失衡,另外,断层滑移需克服其表面不规则的凹凸体,该过程的应力-应变加载速率迥异并导致二者在时间尺度上产生显著的差异性,这可能是应力降能够先于地震发生的潜在机制。     

深孔爆破成井技术数值仿真分析

深孔爆破成井过程是复杂的物理、化学作用过程，深入分析这一作用过程原理可以为实践提供理论依据。本文利用 ANSYS/LS-DYNA 程序对柱状装药爆破情况下的矿岩内部作用的物理过程进行了数值模拟，进而得到爆破应力波的传播情况、衰减规律以及各区域岩石破碎成因。     

邻近爆破对坝基灌浆帷幕的影响机理研究

坝基邻近爆破开挖诱发的爆破振动对灌浆帷幕具有不利的影响，目前普遍采用质点峰值振动速度这一经验判据对爆破振动进行控制，而理论研究尚开展得不多。设法运用应力波理论来研究爆炸应力波与灌浆帷幕的相互作用过程，通过灌浆帷幕与岩石界面间结合强度的破坏分析，从理论上探讨灌浆帷幕处的安全质点峰值振动速度。     

矿震震动传播与响应规律

针对距离震源不同距离的采掘区域冲击地压显现响应程度不同的问题,采用ARAMIS M/E微震监测系统、PASAT-M便携式微震监测系统和冲击地压多参量过程监测系统开展了矿震发生与响应过程规律研究,并通过井下爆破激发震动试验研究了震动传播衰减规律。结果表明:(1)冲击地压多参量过程监测系统监测到矿震的单参量(煤体应力)、多参量(煤体应力、围岩位移及锚杆受力)的响应过程,实现了震动与响应信号捕捉与记录;(2)矿震单参量响应规律,响应时间短(368 ms),响应过程引起距震源75 m的煤体应力最大升高0.9 MPa,响应终值为煤体应力升高0.5 MPa,矿震的响应并非都是多参量同时响应;(3)矿震引起多参量响应规律,响应时间不同步,响应时间几百毫秒至几分钟不等,响应过程引起距震源150 m的煤体应力整体降低0.7~0.8 MPa、锚杆受力降低7~8 k N、顶煤位移增加4 mm,且捕捉到矿震发生10 h前的岩层位移信息,持续时间1000 ms,位移量最大24 mm,可作为矿震前兆信息;(4)矿井围岩介质中震动能量传播呈指数E=E0eηD关系衰减,距震源200 m范围能量衰减快;震动主频的衰减变化规律也呈指数f=f0eηD关系。距离震源200 m范围的采场、巷道对矿震响应比较显著,与矿震诱发冲击显现区域比较吻合。矿震发生至响应的传播衰减过程的定量关系研究,对进一步提高冲击地压监测预警与防治技术水平具有一定的现实意义。     

不同药量的切缝药包双孔爆破裂纹扩展规律试验

 采用数字激光动态焦散线系统,研究有机玻璃板中不同药量的切缝药包双孔爆破主裂纹及分支裂纹的扩展规律。结果表明,切缝药包爆破主裂纹以I型拉伸断裂模式为主,爆破主裂纹难以穿过邻近炮孔的预制裂缝继续扩展;分支裂纹是预制裂缝尖端在爆破应力波衍射拉伸形成应力集中而萌生、起裂,相向分支裂纹分别扩展,最终呈“牵手状”贯通、止裂,分支裂纹贯通后扩展速度及动态应力强度因子急剧降低。对比不同药量模型试验结果发现,小药量炮孔相比大药量炮孔的爆破主裂纹、分支裂纹扩展速度及动态应力强度因子均较小,分支裂纹起裂时间较迟,且稳定扩展时间、扩展长度也较短,延长了分支裂纹贯通时间。相同药量两炮孔爆破主裂纹及分支裂纹断裂力学特征量近似相等,单炮孔的分支裂纹不贯通。试验研究为分析爆破裂纹扩展物理过程提供了参考。     

不同装药模式爆破载荷作用下煤层裂隙扩展特征试验研究

 为了研究炸药在不同煤岩介质中爆破所产生的裂隙扩展和力学特征,提高深孔预裂爆破对低透气性煤层进行增透的效果,在实验室搭建爆破模拟试验系统,设计穿层钻孔和顺层钻孔2种不同的装药模式,以Froude 比例法建立煤层深孔预裂爆破的试验模型,利用相似材料配比加工制备尺寸为50 cm×50 cm×50 cm的试样进行爆破模拟试验。通过超动态应变仪监测煤岩层的应变信号,利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程,分析爆破载荷作用下试样的动态力学特性和裂纹扩展特性。研究发现,裂纹主要是由压缩波与卸载波共同作用形成的,裂纹扩展方向与炮孔轴线方向垂直;在煤岩介质中实施穿层钻孔爆破的爆破效果优于顺层钻孔煤层爆破效果,当爆破应力波从煤层入射到岩层后,出现反射拉伸波,反作用于煤体上,加剧煤岩不同爆破介质的破坏程度,促使爆破裂隙的扩展。研究成果可用于指导井下低透气性煤层深孔预裂爆破装药方式的选择,以提高瓦斯抽采效率。     

含缺陷PMMA介质的定向断裂控制爆破试验研究

 以PMMA为试验材料,采用新型数字激光动态焦散线方法试验系统,从试验角度将裂纹缺陷和空孔缺陷纳入同一研究体系,进一步研究缺陷对定向断裂控制爆破裂纹扩展的影响。结果表明,缺陷形态对爆生主裂纹扩展长度的影响并不明显。爆生主裂纹的扩展分为2个阶段,I阶段(0～120 μs)：爆生主裂纹的扩展速度和尖端动态应力强度因子均迅速减小;II阶段(120 μs～止裂)：从缺陷处反射的应力波对裂纹尖端的作用效应逐渐明显,加强了裂纹尖端的能量积聚和应力集中,使得速度和动态应力强度因子均有较大程度的跃升;随着试件缺陷两侧曲率的增加,II阶段的爆生主裂纹速度峰值和动态应力强度因子峰值均逐渐减小。     

装药不耦合系数对爆破裂纹控制的试验研究

在控制爆破中，为使炮孔周围产生的较密集的径向裂纹减少，使需要扩展的裂纹得到充分扩展，主要措施就是降低爆炸应力波作用，增加爆生气体的作用时间，即采取不耦合装药，本文从理论上分析装药不耦合系数Kd与爆破作用的关系，并在实验室和现场进行了部分试验，得出了不耦合系数为1．67时的爆破裂纹长度最长的结论。同时，随着不耦合系数的增加，裂纹数目也不断减少。     

爆破开挖对边坡岩体裂纹扩展的扰动机制

 爆破开挖是导致边坡节理岩体开裂甚至失稳的重要影响因素之一。基于断裂动力学理论,研究了爆破开挖对边坡岩体裂纹失稳扩展的扰动作用,分析了开挖扰动下地应力卸荷和爆炸应力波对裂纹尖端应力强度因子及其裂纹失稳扩展模式的影响。结果表明,爆炸应力波与地应力共同决定了边坡岩体裂纹的失稳扩展模式,初始地应力作用下边坡岩体裂纹的扩展模式主要为I-II压剪复合型;爆破开挖所产生的卸荷效应将改变初始地应力的状态,可使裂纹的扩展模式由I-II压剪复合型转变为I-II拉剪复合型,导致裂纹更容易失稳扩展,且卸荷程度越大,裂纹越容易失稳扩展;爆炸应力波的作用将增加岩体裂纹的失稳扩展风险。     

水平层状围岩隧道光面爆破效果分析

水平层状围岩中进行钻爆施工,层间存在软弱夹层,光面爆破效果较差,难以形成设计要求的拱形轮廓,渣堆中大块率高,超、欠挖现象严重。实践证明节理、软弱夹层在很大程度上影响了爆炸应力波以及爆生气体对岩石的作用,使光面爆破抵抗线以及岩石裂纹扩展方向发生变化,从而产生不规整的爆破轮廓线。本文从炸药破岩机理以及应力波通过节理、夹层传播规律来分析产生超、欠挖现象的原因,总结出一些有益的结论,以指导实际的施工。     

预裂爆破在水库导流洞引渠与尾水渠中的应用

对预裂爆破技术在和顺县恋思水库导流泄洪洞工程中的应用进行了介绍,结合该工程地质条件,分别阐述了预裂爆破的施工方案、爆破参数、施工工艺及安全距离的设置等内容,为促进预裂爆破技术在水利及公路工程中的应用提供了一定指导。     

基于预裂微震控制爆破技术的隧道断层施工

结合某高速公路隧道,从钻爆设计、爆破工艺流程、爆破质量检验等方面详细阐述了预裂微震控制爆破技术在隧道断层施工中的应用,为今后断层爆破和破碎隧道围岩开挖积累了经验。     

爆炸荷载作用下动态裂纹扩展试验研究

应用爆炸加载的透射式动焦散线测试系统,分析了爆炸裂纹的扩展规律。用有机玻璃试样直观、形象地研究了爆炸加载和卸载过程破裂时的应力(应变)场、成核区(阴影区)的动态特征变化,分析了爆炸裂纹发展、止裂及破坏模式、动态应力强度因子的变化规律,精确得到了材料在爆炸荷载作用下的止裂韧性值。确认了早期爆炸裂纹是在爆轰压力作用下产生快速扩展裂纹,裂纹尖端形成应力集中和积聚较大的应变能,爆炸裂纹中后期的焦散形式与一般动态焦散接近相同。初步提出了爆炸裂纹的大部分扩展是应变能释放的动态卸载破坏的结论。     

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．