爆破作用下隧道围岩损伤红外热像分析

隧道在爆破荷载作用下的温度变化会使围岩遭受温度应力集中效应,造成围岩结构损伤,使隧道光爆成型质量差,如何避免围岩缺陷对隧道光爆成型质量的影响亟待研究与解决。以成渝高铁某隧道工程为背景,基于红外热像原理,对隧道掌子面光爆红外热像进行实验设计,从不同部位的节理裂隙岩体的红外温度异常区域的温度分布、温度变化范围等方面对围岩缺陷进行判断,分析其分布规律。研究结果表明:掌子面岩石具有明显的高温条带与低温区域相间的辐射温度场,节理裂隙处红外温度较低,岩石突变处红外温度较高;掌子面岩石破裂过程中红外温度异常,主要表现为阶梯状交替升降温,并明显出现高温区和低温区。研究结果可为隧道光爆炮孔布置、装药参数设计、围岩稳定性评价提供一定的科学依据。     

爆破作用下隧道围岩损伤红外热像分析

隧道在爆破荷载作用下的温度变化会使围岩遭受温度应力集中效应,造成围岩结构损伤,使隧道光爆成型质量差,如何避免围岩缺陷对隧道光爆成型质量的影响亟待研究与解决。以成渝高铁某隧道工程为背景,基于红外热像原理,对隧道掌子面光爆红外热像进行实验设计,从不同部位的节理裂隙岩体的红外温度异常区域的温度分布、温度变化范围等方面对围岩缺陷进行判断,分析其分布规律。研究结果表明:掌子面岩石具有明显的高温条带与低温区域相间的辐射温度场,节理裂隙处红外温度较低,岩石突变处红外温度较高;掌子面岩石破裂过程中红外温度异常,主要表现为阶梯状交替升降温,并明显出现高温区和低温区。研究结果可为隧道光爆炮孔布置、装药参数设计、围岩稳定性评价提供一定的科学依据。     

非对称不耦合装药结构对预裂爆破效果的影响

为降低爆破开挖对保留区岩体的损伤,采用数值模拟的方法,研究不同装药结构对预裂爆破效果的影响,发现相比于中心单药卷和偏心双药卷,偏心单药卷装药结构下的预裂缝成型效果最佳,且其炮孔壁上的爆炸荷载在保留区一侧较小,在开挖区一侧较大,能在降低爆破开挖对保留区岩体损伤的同时将爆炸能量更多的作用于开挖区岩体。基于偏心单药卷装药结构,在综合考虑预裂缝成型效果和保留区岩体损伤程度的情况下,通过数值模拟的方法研究了爆破参数对预裂爆破效果的影响,结果表明:在不耦合系数为1.68,炮孔间距为70 cm的条件下,预裂爆破效果最佳。     

节理裂隙岩体空气间隔装药爆破试验研究

为探索节理裂隙岩体空气间隔装药爆破技术的可行性,在贵州某土石方工程爆破施工现场选取岩体节理裂隙发育和岩体相对完整的2种地质区域,分别选取空气层的比例为5%、10%、15%、20%、25%、30%等工况进行混装铵油炸药孔口与孔底空气间隔装药爆破试验,利用Split—Desktop 3.0软件对爆破块度和爆破开挖后根底进行统计分析,得出了不同区域相同空气层位置、比例以及相同区域不同空气层位置、比例下的爆破效果。结果表明:节理裂隙发育区域采用空气间隔装药容易产生根底;岩体完整性对空气间隔装药参数取值有显著影响;岩体节理裂隙发育区域,应当选用较小的空气间隔比例;该试验区域的节理岩体可采用间隔比例为10%～15%的孔口空气间隔装药进行爆破。     

基于声波检测的空气间隔装药预裂爆破损伤特性研究

采用空气间隔装药预裂爆破技术进行岩体开挖,在提高爆破有效能量利用率的同时,能够取得理想的爆破效果.结合河南省经山寺铁矿上覆岩层剥离进行的空气间隔预裂爆破现场试验,采用声波检测技术,以岩体声波速度降低10％为判据,分析了空气间隔装药预裂爆破对岩体的损伤特性.结果表明,炮孔装药段爆破对岩体的损伤较严重,并有明显的粉碎区,最大深度可达2 m左右,空气间隔段的岩体损伤相对较小.岩体的爆破损伤深度与地质条件以及装药结构密切相关.     

裂隙围岩隧道爆破开挖断面轮廓控制研究与应用

为解决裂隙围岩隧道爆破掘进施工过程中断面轮廓控制不足、超欠挖严重的问题，以某隧道为例，通过分析掌子面爆破开挖过程中导致轮廓控制不足的主要因素，对炮孔装药结构、装药密度和光爆层厚度等进行了优化。现场爆破效果表明：采用优化后的爆破参数进行开挖，可有效控制爆破开挖断面轮廓，抑制拱顶岩体大面积离层，避免掌子面底部“根底”现象；隧道平均线性超挖量大幅降低80%,平均炮孔利用率提高至93.2%,有效降低了裂隙围岩隧道爆破开挖对围岩的损伤，改善了爆破效果。     

基于超前地质预报的丁寨防洪排涝隧洞爆破施工方案研究

复杂岩体条件下的隧洞爆破施工技术研究对于获得良好爆破效果及避免地质灾害的发生具有十分重要的意义.依托丁寨防洪排涝隧洞工程,针对复杂地质条件下的隧洞爆破开挖,提出了集掌子面出露岩体分析、超前地质预报、超前支护、爆破施工方案优化等于一体的成套隧洞爆破施工技术.首先进行掌子面出露岩体分析,并采用地质雷达法探测掌子面前体不良地质体发育范围和程度;然后基于地质雷达法探测结果,预测掌子面前不同部位围岩条件.针对岩体可能存在破碎带、溶洞、溶缝等不良地质体的部位,通过超前钻探确定破碎带的位置和范围或岩溶发育范围和程度,并提出相应的围岩超前支护与稳定性控制措施;针对岩体相对完整的部位,按照常规的施工方案进行爆破开挖.最后综合超前地质预报结果与记录的钻杆钻进速度,评估不良地质体分布和范围,判定不同部位待开挖岩体围岩类别,优化爆破施工方案.现场应用后,隧洞轮廓成型效果较好,超欠挖得到了有效的控制.在不良地质段也未出现塌方、突泥涌水现象,实现了隧洞高效安全开挖.爆破施工技术可为同类工程建设提供参考.     

连拱隧道控制爆破施工技术及其数值模拟

为了顺利完成百楼1#隧道与连接桂黔两省的红水河特大桥精确对接和控制隧道开挖工程的超欠挖现象,针对隧道穿越地层存在岩体较破碎、滑坡、不稳定斜坡、岩体裂隙较为发育,地形地貌变化较大的复杂情况,设计了1.2 m小尺寸中隔墙连拱隧道施工方案,但国家相关标准规定中墙厚度不宜小于1.4 m。采用Ansys workbench对隧道工况进行静力学分析,对比分析了厚度1.2 m与厚度1.4 m中墙的隧道变形及应力分布,分析结果:1.2、1.4 m中墙结构的变形分别为2.241 6、2.241 08 mm,位移变形部位集中在中墙顶部位置;厚度1.2、1.4 m中墙的隧道边墙结构点最大主应力分别为18.568、18.343 MPa。其结果说明了1.2 m中隔墙结构的变形及最大应力分布均在较为安全的范围内,1.2 m中墙厚度较为可行。采用Ansys ls-dyna对主洞光面爆破作业过程进行了数值模拟,分析了不同装药条件下的光面爆破效果,根据数值模拟结果,优化了爆破参数、装药结构,有效地控制了超、欠挖现象,达到了较好的爆破效果。利用连拱隧道静力学分析模型的模拟结果指导现场施工,确保隧道安全开挖,完成连拱隧道与红水河特大桥精确对接和满足安全运营要求的成功经验,可为同类工程提供参考。     

穿越脉状破碎断层隧道光面爆破技术研究

为研究如何在复杂地质条件下的山岭隧道中开展光面爆破掘进工作,以贵州玉石高速公路项目某山岭隧道工程右线进口段为研究对象,结合光面爆破破岩理论和类似工程经验,再根据现场实际地质条件,详细地研究了周边孔爆破参数的设计、装药结构、起爆方式,提出了一套适用于节理裂隙发育、穿越破碎带断层的山岭隧道光面爆破方案.现场爆破效果显示:隧...     

不同装药结构深孔爆破岩石累积损伤试验研究

提出了一种新的控制爆破技术——卸压隔振爆破技术.利用岩石声波探测技术对常规耦合装药爆破、光面爆破和卸压隔振爆破等3种不同装药结构的深孔台阶爆破进行现场试验.通过爆破前后声波测试探测炮孔损伤程度,研究不同的装药结构对爆破累积损伤效应的影响.试验证明卸压隔振爆破技术在特定的工程爆破环境下具有一定的优越性.     

基于地质雷达与孔内摄像的爆破防漏施工方法

为了解决在裂隙溶洞岩体条件下,散装炸药由于良好的流动性,容易发生炸药泄漏,形成安全隐患并影响爆破效果的问题。结合具有典型喀斯特地貌特征的贵阳龙洞堡机场三期扩建工程中露天爆破施工的实际情况,以检测数据为基础,提出了一种适用于不良地质条件的散装炸药施工新方法。设计前,对爆区采用地质雷达进行地质检测,探测地下溶洞等不良构造,基于探测数据有针对性的进行爆破设计;使用孔内摄像技术对炮孔内部条件进行检测,从而确定可能发生炸药泄漏的位置。在施工过程中,采用分段装药、包装炸药隔离、高强度聚乙烯膜柔性隔离等技术控制炸药泄漏。在龙洞堡机场扩建工程的露天爆破中应用结果表明,合理运用该技术,可以有效避免混装炸药因泄漏而流失,从而改善裂隙岩体条件的爆破效果。     

基于地质雷达与孔内摄像的爆破防漏施工方法

为了解决在裂隙溶洞岩体条件下,散装炸药由于良好的流动性,容易发生炸药泄漏,形成安全隐患并影响爆破效果的问题。结合具有典型喀斯特地貌特征的贵阳龙洞堡机场三期扩建工程中露天爆破施工的实际情况,以检测数据为基础,提出了一种适用于不良地质条件的散装炸药施工新方法。设计前,对爆区采用地质雷达进行地质检测,探测地下溶洞等不良构造,基于探测数据有针对性的进行爆破设计;使用孔内摄像技术对炮孔内部条件进行检测,从而确定可能发生炸药泄漏的位置。在施工过程中,采用分段装药、包装炸药隔离、高强度聚乙烯膜柔性隔离等技术控制炸药泄漏。在龙洞堡机场扩建工程的露天爆破中应用结果表明,合理运用该技术,可以有效避免混装炸药因泄漏而流失,从而改善裂隙岩体条件的爆破效果。     

基于分形理论的围岩动静力组合损伤研究

深埋隧洞爆破开挖过程中,爆炸荷载和地应力的共同作用是造成围岩损伤的主要原因,威胁到岩体工程的安全。首先在原有裂纹分形模型基础上,引入最大拉应力理论和应变能密度理论作为联合判据,同时考虑岩体拉伸和压缩损伤对围岩参数的劣化影响,建立适合于高地应力条件下的爆破开挖拉-压剪损伤本构模型。然后将模型成功嵌入到动力有限元数值分析中,对锦屏水电站引水隧洞爆破开挖损伤效应进行动力计算,并与实测数据进行对比。在此基础上研究了相同地应力环境下,不同爆炸装药条件对围岩损伤的影响规律。结果表明:岩体损伤区中,内损伤区损伤程度大,主要受爆炸荷载拉-压剪联合损伤作用;外损伤区,损伤程度相对较轻,主要受地应力影响。当爆炸荷载达到一定量级后,随着爆炸荷载的增大,围岩的损伤区先快速增大,然后增速减缓,但内外损伤区的差值,则是先减小后增大。     

水耦合强抛掷台阶爆破技术研究

径向不耦合装药可以有效降低孔壁峰值压力,从而降低粉碎区的范围,改善爆破效果,空气和水是工程中常用的两种耦合介质。基于等熵绝热膨胀理论和弹性理论,以花岗闪长岩为例,分析了空气耦合装药结构和水耦合装药结构产生的爆破荷载。理论计算结果表明：在装药直径为70 mm、炮孔直径为115 mm时,水耦合装药结构产生的准静态压力荷载和孔壁压力峰值分别是空气耦合装药结构的5.63倍、2.15倍,有利于加强岩体爆破破碎和抛掷。进一步提出了综合优化单耗分布、炮孔倾角及起爆延时参数的水耦合强抛掷台阶爆破技术,分析了水耦合强抛掷台阶爆破破岩过程。叶巴滩水电站边坡岩体开挖的工程实例证明：此技术将高陡边坡岩体台阶爆破开挖的抛掷率提高到了47.8%以上,爆后岩块平均粒径为327.3 mm,且爆破烟尘明显降低,有利于加快施工进度。     

隧道全断面开挖光面爆破设计

介绍了军都山隧道开挖施工中所采用的全断面光面爆破快速施工技术。根据隧道围岩硬度大、节理裂隙发育等地质情况,在施工现场进行了掏槽孔不同深度的装药试验,对隧道开挖的爆破参数、炮孔布置、装药结构和起爆网路进行了分析和设计,提出了保证隧道开挖成型质量和提高循环进尺的施工方案与措施,确保了军都山隧道全断面开挖爆破取得圆满成功,可供类似工程参考。     

隧道全断面开挖光面爆破设计

介绍了军都山隧道开挖施工中所采用的全断面光面爆破快速施工技术。根据隧道围岩硬度大、节理裂隙发育等地质情况,在施工现场进行了掏槽孔不同深度的装药试验,对隧道开挖的爆破参数、炮孔布置、装药结构和起爆网路进行了分析和设计,提出了保证隧道开挖成型质量和提高循环进尺的施工方案与措施,确保了军都山隧道全断面开挖爆破取得圆满成功,可供类似工程参考。     

隧道掘进周边孔间隔装药结构选取及优化

在隧道掘进施工过程中采用水间隔装药爆破时,炮孔中同时存在空气和水两种间隔介质,其形成的爆炸应力相比单一空气间隔要复杂.为了选取合适的装药结构并确定合理的爆破参数指导现场施工,以温泉隧道为工程背景采用数值模拟的方法对周边孔水间隔和空气间隔装药爆炸应力进行模拟分析,然后选取合适的装药结构进行参数优化,最后通过现场试验进行验证.研究结果表明:在药量相同的情况下,周边孔采用水间隔爆破能够将爆炸能量比较均匀的传递到孔壁,对孔壁周围和炮孔上部围岩的破碎情况要好于空气间隔爆破,意味着达到相同的爆破效果,采用水间隔装药结构能够降低炸药单耗;当周边孔采用水间隔装药结构时,装药量为三段药卷0.9 kg,孔底水介质长度0.5 m,孔口水介质长度0.8 m,药卷间隔0.3 m较为合适,通过现场试验是合理可行的.     

地铁区间隧道不同装药结构光面爆破应用研究

为了提高光面爆破效果,以青岛地铁为工程背景,进行了周边孔不同装药结构的光面爆破试验研究.理论分析了连续装药和间隔装药2种装药结构爆破对孔壁的压力情况,从切缝药包爆破裂纹的成缝机理上,解释了切缝药包定向断裂控制爆破技术改善光面爆破效果的原因.通过现场应用得出:当进尺为1 m且岩性较好时,采用连续装药结构,岩性较差时,采用切缝药包连续装药结构;当进尺在1～2m且岩性较好时,采用轴向空气间隔装药结构,岩性较差时,采用切缝药包轴向空气间隔装药.施工中取得了理想的爆破效果,施工经验被青岛其它2条地铁线及相关隧道所吸纳.     

节理裂隙岩体爆破试验研究

首先利用超声波探测法对节理裂隙岩体进行了声波测试,对不同的节理裂隙岩体进行了质量评估.然后通过对节理裂隙岩体进行爆破漏斗试验,分析了节理裂隙对岩体中爆炸应力波传播、岩石破碎及爆破漏斗形成的影响,得出了一些有益结论,对节理裂隙岩体理论研究和指导工程实践具有一定的参考价值.     

断层破碎带光面爆破技术研究与应用

为研究断层破碎带光面爆破合理的光爆层厚度、孔距、线装药密度等爆破参数以及装药结构,应用工程爆破经验公式计算出光面爆破参数,通过现场施工爆破,采用对比分析方法,对比爆破后的爆破效果,分析影响断层破碎带光面爆破效果的因素,通过对比分析对爆破参数进行优化,改善装药结构,确定断层破碎带光面爆破合理的爆破参数以及装药结构。通过研究分析与现场应用表明,当药卷规格选用?60 mm×400 mm,孔距为1.2～1.5 m,光爆层厚度为2.5～3.0 m,线装药密度为1.2～1.4 kg/m,装药结构采用间隔装药长度为0.6～0.8 m不耦合装药结构时,断层破碎带光面爆破效果较为理想,爆破后坡面平整、边坡稳定性较好;当药卷规格选用?60 mm×600 mm,孔距为1.2～1.5 m,光爆层厚度为2.5～3.0 m,线装药密度为0.7～1.0 kg/m,装药结构采用孔口充填1 m后留3.0～4.0 m不装药空气柱,间隔装药长度为1.5～2.0 m不耦合装药结构时,断层破碎带光面爆破效果最为理想,爆破后坡面平整、边坡稳定性好,而且后者比前者工程经济效果明显。