水下爆破对水生物的损伤机理及防护技术研究综述

为加强对水下爆破对水生物损伤的相关认识，指导水下爆破技术发展，查阅了大量文献，总结了前人对水下爆破对生物的损伤机理相关研究，从水下爆炸能量释放及传播规律、水下爆炸损伤机理与效应评估、水下爆炸防护措施等方面详细介绍了相关技术研究进展。结果表明：水下爆炸产生的能量主要以冲击波能和气泡能的形式释放，最后衰减为声波能，但各能量的产生、传递和转化机制尚不清晰。爆破产生的冲击波、声波冲均会对鱼类的肝、脾、肾等内部器官造成不同程度的伤害，甚至破坏鱼类的听力和神经系统，但爆破的水生物损伤模型主要以鱼鳔损伤为基础，作用于鱼体不同易损器官的损伤模型尚未建立，损伤模型对鱼群种类、体型大小的评价不足；水下爆破还会对水环境造成扰动，影响鱼的呼吸、摄食、孵化率和成活率，但爆破引起的水环境的变化长期生物效应研究是一个重点方向。水下爆破对生物多样性的影响也颇具研究意义。目前水生物的主动防护措施主要集中在装药结构起爆方式的改进以及对水生物的驱赶，被动防护手段包括气泡和高分子帷幕、预裂缝和减振沟槽等。可研发新型炸药或者非爆手段替代主动减小冲击波。基于声学的驱鱼方式是一种重要手段，但结合水下视觉系统，实现可视化和可评价的“清场”。被动防护措施主要集中在气泡帷幕防护技术，其他手段缺乏相关的试验和理论研究。主被动联合防护可达到较好的防护效果，但两者的协同机制研究是研究的重要方向。     

基于收敛-约束法的软岩隧道初支时机估算——以义永公路枫坑隧道为例

围岩纵向变形曲线能直观、有效地反映隧道开挖过程中洞壁围岩变形受掌子面前端“空间效应”的影响，为支护结构施作的最佳时机提供理论依据。以某软岩大断面隧道为例，基于Unlu和Gercek推导围岩纵向变形曲线方程（位移释放系数），在综合考虑泊松比和弹性模量以及粘聚力、内摩擦角、爆破参数等提出优化改进；运用FLAC3D分析改进围岩纵向变形曲线方程的合理性和有效性。结果表明:（1）围岩纵向变形曲线方程与弹性模量以及粘聚力、内摩擦角呈非线性正比关系，与爆破参数呈非线性反比关系；（2）对比现场监测数据与理论计算数据发现Unlu和Gercek推导围岩纵向变形曲线方程在x>=0段偏差较大，提出增加“扩大收敛函数”提高其精度，相关系数由原来的R-square=0.8左右，提高到R-square=0.95左右；（3）通过与数值模拟数据对比，改进后的围岩纵向变形曲线方程能更好的与其相吻合，证实了改进后的围岩纵向变形曲线方程更具有合理性和实用性；（4）提出围岩位移增量出现陡增点时的位移释放系数值为施加支护的最佳时机，得出Ⅲ级围岩在长台阶法施工施作时，距掌子面x=2.24m左右处开始施作支护为最佳，Ⅳ级围岩在采用CRD工法施作时，距掌子面x=1.47m左右处开始施作支护为最佳。