高地应力硐室光面爆破孔间应力相互作用与成缝机制

针对高地应力条件硐室光面爆破，首先采用柱腔激发模型计算光爆孔孔间爆炸应力场，并分析地应力与孔间爆炸应力场的叠加规律；然后，采用验证过的RHT数值模型，模拟单孔、双孔、三孔及地应力条件下爆炸环向拉应力场，并研究径向不耦合系数、孔间距和地应力对光面爆破孔间成缝的影响；最后，给出考虑地应力影响的光面爆破参数选择建议，并成功应用于锦屏二级水电站引水隧洞爆破开挖。研究结果表明：爆炸应力波相互叠加导致光爆孔连线中点附近的爆炸环向拉应力峰值增大，呈现峰状凸起特征，而地应力重分布产生的径向压应力与光爆孔孔间爆炸环向拉应力作用方向相反，会抑制光面爆破孔间成缝和贯穿；受地应力影响，爆生裂缝扩展体现出明显的方向性，更倾向于沿最大主应力方向扩展。因此，对于一般光面爆破设计(孔径42 mm、药径32 mm、光爆层厚度0.6 m)，地应力由20 MPa增大至40 MPa时，光爆孔孔间距应由0.75 m减小至0.60 m，炮孔宜沿最大主应力方向布置，以确保孔间成缝和硐室开挖成型。