预裂爆破震动效应试验研究

为研究预裂爆破震动效应,在山东石岛湾核电站基坑进行多次爆破和声波测试试验,得到场地爆破震动衰减规律和爆孔下卧基岩的损伤范围。试验结果表明,岩性相同时,基岩损伤深度随最大段药量的增加而线性增加,随质点峰值震动速度增加而呈指数增加;离爆源越近,岩体受损程度越大;预裂爆破对爆孔上部岩体影响较大。同时,在试验的基础上,建立距爆源30 m处质点峰值震动速度与对应爆破影响下卧基岩深度的函数关系,进而确定以质点峰值震动速度为参考指标的预裂爆破安全控制标准,并在基坑边坡爆破中验证该控制标准的有效性。     

复杂环境下地铁基坑钻爆开挖预裂减震技术

文章以广州地铁十一号线南石路地铁车站明挖段基坑钻爆开挖工程为背景,研究了复杂环境下车站基坑明挖降震爆破施工方案和预裂爆破振动控制技术。重点介绍了复杂环境条件下基坑土石方爆破参数设计、起爆网路及爆破安全控制,并进行了现场爆破振动监测分析。爆破振动监测表明,孔内、孔外延时的微差爆破网路实施基坑爆破开挖,其产生的峰值爆破振动速度远小于工程允许的爆破振动速度,爆破振动强度衰减率显著。预裂爆破形成的预裂缝将主爆区与被保护对象分隔开,从而有效保护了施工区的周边建筑物。     

层理对爆破振动传播规律的影响

 山东海阳核电厂场地层理分布比较明显,在岩基爆破开挖过程中,通过测试爆区后方测爆连线与层理走向不同夹角方向的一系列测点的振动速度值,求出了与层理走向不同夹角方向的爆破振动衰减规律。文中指出当不考虑爆破抵抗线后冲力等其他因素影响时,同一爆源的相同爆源距处,在顺着层理走向测得的爆破振动速度值大于在垂直于层理走向测得的爆破振动速度值,给出了爆破振动衰减指数随测爆连线与层理走向夹角的增大而增大的结论。在进行爆破振动监测时,应该按照场地地质情况,合理布置监测点。当现场情况较为复杂时,沿爆源周边多布置几个监测点是必要的。     

海底隧道钻爆开挖振动场特征研究

以厦门市东通道翔安海底隧道为研究对象,基于现场爆破振动实测结果,结合ANSYS/LS-DYNA软件的三维数值模拟分析,研究了海底隧道钻爆开挖掌子面前后及拱顶岩石质点振动场规律。全面测试了海底隧道钻爆开挖过程中振动场特征和隧道径向和轴向爆破振动速度的衰减规律。结果表明:隧道钻爆开挖形成的振动场具有拱顶最强、掌子面后方次之、掌子面前方最弱的典型条形药包的振动场规律。Ⅱ级围岩爆破每循环进尺2m~4m时,爆破损伤范围为0.5~1.5m,Ⅴ级围岩每循环进尺1.5~3m时,爆破损伤范围为1~2m。建议Ⅱ级围岩隧道每循环进尺3m~4m,Ⅴ级围岩隧道每循环进尺1.5~2.0m。     

基于爆破振动监测的岩石边坡开挖损伤区预测

 通过对白鹤滩水电站左岸834.0～770.0 m高程坝肩槽边坡爆破开挖振动监测和爆破损伤的声波检测,分析第一～六梯段的振动衰减规律,并通过回归分析建立不同爆心距处质点峰值振动速度与损伤深度的关系,并利用此关系和爆破振动监测结果对第七梯段的损伤深度进行预测。结果表明,当边坡岩性较为均一,且坡体上无较大结构面发育时,在一定距离处边坡预裂爆破振动峰值与保留岩体的损伤深度之间的相关性良好;采用预裂爆破振动衰减规律与保留岩体损伤深度之间的关系预测下一梯段损伤范围的方法简便可行,可大大降低大面积边坡损伤声波检测的工程量。考虑到地质条件、开挖造成的地貌改变等因素,为进一步提高预测精度,需要增加其它因素作为回归要素,或者增加部分关键部位的声波检测,对预测结果进行修正补充。     

岩土结合地质条件下深基坑工程施工技术

针对局促的场地条件及近于垂直开挖的需要,超深基坑上部的砂土层采用桩锚围护技术,下部的基岩层采用锚喷的支护技术,在岩土结合面处的坡面上设置了锚板墙来加强支护桩桩脚的嵌固.通过现场爆破试爆取得科学的、安全的技术参数,采用分层毫秒微差延时爆破技术结合局部静力破碎技术减轻爆破时的振动.工程实践证明,基坑支护体系得到了有效保护.     

控制爆破技术在深基坑开挖中的应用

青岛市人和路旧城改造深基坑开挖工程位于人口密集、交通拥堵的市区内,基坑开挖深度达30 m,与四周建筑物只有道路相隔,其东南侧安全距离只有10 m。该工程运用控制爆破技术,通过合理安排开挖顺序,严格设计孔网参数,并加以必要的防护措施,顺利完成了基坑东半部的开挖。从仪器监测的数据看,爆破振动符合安全要求,也验证了控制爆破参数选取的合理性。     

白鹤滩坝址柱状节理玄武岩爆破损伤质点峰值振速安全阈值研究

白鹤滩水电站坝址处柱状节理玄武岩分布广泛,节理裂隙发育,爆破损伤控制是白鹤滩坝基开挖中的技术难题之一。结合白鹤滩水电站坝基保护层开挖,开展水平预裂爆破、水平光面爆破和竖直孔复合消能爆破条件下的现场爆破试验,基于不同爆破方式下爆前爆后岩体声波速度的对比检测数据以及坝基岩体钻孔内预埋速度传感器的振动测试结果,建立坝基岩体损伤程度与质点峰值振速的对应关系,提出与声波速度降低率相关的质点峰值振速安全阈值。现场试验结果表明:质点峰值振速安全阈值是岩体的固有性质,不受爆破方式和爆破参数的影响;在声波速度降低率为5%,10%和15%的条件下,对应的柱状节理玄武岩爆破损伤质点峰值振速安全阈值可大致确定为50,65和90 cm/s。     

城市超浅埋小净距隧道爆破振动响应特性研究

为分析浅埋小净距隧道爆破引起地表及临近先行隧道振动的影响,开展爆破振动现场监测实验,得到了各典型爆破段引起地表及已开挖隧道迎爆侧的振动传播规律。结果表明：地表及邻近隧道对应爆破掌子面前后25m范围内,前方质点速度大于后方,但后方各点的振速衰减比前方快;地表各测点振动速度垂直方向分量最大,切线方向与径向方向相近,已开挖隧道迎爆侧边墙各测点径向方向分量最大,为垂向和轴向的1.5～4.0倍;掏槽和扩槽爆破时受岩石夹制作用大,引起地表和已开挖隧道振动速度相对较大,辅助和周边装药段爆破振动较小;并依据国家《爆破安全规程》,对隧道易破坏位置进行了分析。研究成果可为同类隧道爆破开挖与振动控制提供参考。     

节理发育泥岩地区边坡光爆损伤范围预测技术

光爆损伤范围的预测是爆破领域研究的重要课题,提出了节理发育泥岩边坡光面爆破岩体损伤范围的预测方法;针对节理发育泥岩边坡两次光爆试验中取得的爆破效果与爆破震动实测资料,采用对比分析方法总结了不同的爆破参数对泥岩边坡光爆的适用性.预测了两次光爆开挖后边坡轮廓线外部岩体的损伤范围,得出了节理发育泥岩边坡进行光面爆破的质点振动速度限值,并提出了提高节理发育泥岩地区光爆效果的措施.     

核电站核岛基础爆破开挖减震控制

核电站基础爆破开挖时,必须控制爆破振动效应,确保预留基岩及附近建筑物和构筑物的安全。以一在建核电站基础爆破施工及振动控制为基础,介绍了爆破振动监测过程和减振方法。现场爆破实验结果表明,采用布设减振孔的方法可以减小爆破振动效应。振动效应随减振孔孔径增大而减小,随孔距增大而增大,并且孔距对减振效果的影响要大于孔径的影响,施工中应优先选择减小减振孔孔距的方法。     

水电工程爆破振动安全判据及应用中的几个关键问题

 综合分析岩石高边坡和地下洞室围岩的爆破振动破坏机制、动力稳定性评价方法及爆破振动对新浇混凝土影响等方面的研究现状与进展,介绍国内水电行业采用的有关岩石高边坡、地下洞室围岩、基岩以及新浇混凝土的主要爆破振动安全判据及爆破速度允许标准,并与矿山领域的相关标准进行对比。指出以往爆破振动破坏机制研究中存在的问题和现有爆破安全判据的不足,如未区分爆破地震波作用下岩体中的波传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机制,爆破振动安全判据未考虑振动频率和持续时间的影响。最后提出今后在爆破振动破坏机制研究,体现幅值、频率和持续时间综合影响的爆破振动安全判据确定,考虑温度应力的新浇混凝土爆破振动安全允许标准制定等方面的努力方向。     

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。     

Blast-induced rock damage control in Fangchenggang nuclear power station,China

In the process of blasting excavation, stress wave propagation and gas expansion can basically induce damage to surrounding rocks, which is detrimental to rock mass integrity and engineering safety. In this case, evaluation and control of blast-induced effects are essential to the safety of nearby buildings and integrity of bedrock in blasting field. In Fangchenggang nuclear power station of China, the drill-and-blast method was employed for bedrock excavation. In order to reduce the blast-induced damage zone, the wave propagation and associated damage to rock mass should be carefully investigated. In this paper, the wave propagation regressively obtained from field monitoring data was presented based on empirical formula (e.g. Sadovsky formula). The relationship between the peak particle velocity (PPV) at a distance of 30 m away from the charge hole and charge per delay in blast design was derived. Meanwhile, the acoustic tests before and after blasting were conducted to determine the damage depth of rock mass. The charge per delay in blast design was then calibrated based on the blast-induced wave propagation regularity. The results showed that a satisfactory effect was achieved on blast-induced damage control of rock mass. This could be helpful to rock damage control in similar blasting projects.     

海阳核电站核岛负挖爆破振动监测

通过海阳核电站一期工程现场爆破试验,分析该场地的爆破振动衰减规律,同时对1#核岛的负挖爆破进行同步跟踪监测。通过监测结果及时反馈,在整个1#核岛负挖爆破施工期间未出现超过安全阈值的现象,确保了1#核岛基岩的安全,加快了施工进度。     

水工岩石高边坡爆破振动安全控制标准的确定研究

 确定合理的岩石高边坡爆破振动安全标准是西南地区水电工程拱坝建基面爆破开挖控制的关键。基于目前广泛采用上层台阶的爆破振动速度阈值作为爆破振动安全标准的现状,分析水电工程岩石高边坡爆破振动安全标准确定的两大依据,其一为上层台阶岩体本身的允许振动速度,其二控制当前爆破梯段保留岩体的损伤深度,建立的上层台阶爆破振动速度阈值;结果表明,现采用的控制标准明显低于边坡自身的爆破损伤允许振动速度,其确定的核心依据是控制当层梯段保留岩体的损伤深度。基于应力波的衰减机制,从理论角度给出岩石高边坡爆破安全标准确定的数学描述,结果表明振动安全标准的确定与坝肩槽允许开挖损伤深度、台阶高度均密切相关,同时由于径向应力与环向应力是爆破损伤区形成的主要原因,爆破安全标准的确定应具有方向性,以水平径向与水平切向的振动速度作为控制标准更为合理。针对岩石高边坡爆破振动安全控制标准的应用,分析上层台阶马道附近的爆破振动特性,结果表明爆破振动存在局部放大的特征;建议并验证岩石高边坡爆破振动测试方法,当采用爆破振动安全标准判别当次爆破开挖的爆破响应时,宜将爆破监测点布置在马道内侧。研究结果期望为岩石高边坡的爆破开挖安全控制提供参考。     

小湾水电站岩石高边坡爆破振动速度安全阈值研究

在国内外有关岩石边坡爆破振动速度安全阈值研究成果的基础上,通过小湾水电站岩石高边坡爆破振动荷载下动力响应计算,由各阶边坡马道上的峰值动拉应力与质点峰值振动速度间的统计关系,按照极限拉应力准则,确定小湾水电站岩石高边坡爆破振动控制的合理部位及安全阈值。研究结果表明,岩石高边坡爆破振动控制的合理部位为开挖区上一台阶马道的内侧,其振动速度控制标准为10cm/s。     

悬索桥锚碇隧道爆破开挖的围岩累积振动效应研究

 结合矮寨悬索桥锚碇隧道的爆破施工,通过围岩的声波测试得到围岩损伤度和松动圈范围在不同等级的爆破冲击荷载作用下的发育规律,探讨围岩累积损伤程度和振动速度之间的对应关系,以及引起岩体损伤度累计效应的阈值,较为完整地描述了爆破冲击荷载作用下围岩损伤度和松动圈的发展过程。在此基础上得出合理的爆破振动速度的控制指标。结果表明：锚碇隧道的爆破施工不但要控制单次爆破对围岩的扰动,更重要的是,应考虑围岩在频繁的近距离爆破作用下产生的累计振动效应并加以控制。爆破振动速度控制在3～6 cm/s时,最大围岩松动圈厚度约为2.3 m,围岩平均损伤度约为0.15。当测点处围岩的振动速度小于2 cm/s时,围岩的损伤度积累不明显,可视为爆破振动累积损伤阈值。     

顺层岩质边坡的爆破振动控制标准试验研究

以某顺层岩质路堑开挖爆破为背景，进行了6次层裂爆破试验。测量边坡不同位置处的质点振速并对爆破前后的岩体进行声波探测，然后对振速测量结果和声波速度测量结果进行耦合分析，研究表明：边坡岩体发生爆破层裂后，波速显著降低，岩体的波速降低率随着质点振速增大而增大：质点振速越大，岩体层裂程度越严重，当质点振速小于临界值，岩体不发生层裂：爆破试验所得出的临界振速25．3cm／s可以作为该顺层岩质边坡爆破开挖时的振动控制标准。