高应力隧道爆破研究现状与展望

在山区开展路网建设时,常需以隧道的方式穿越不同海拔的高山或丘陵,以致掌子面围岩处于不同的地应力条件。目前,我国山地隧道的掘进仍以钻爆法为主,而深部高应力隧道爆破开挖时,往往存在破岩效果差、炮眼利用率低、超欠挖严重、围岩损伤大等问题,严重影响深部隧道的安全高效施工。本文首先介绍我国深埋高地应力隧道工程的分布及建设情况,分析隧道爆破破岩机理,并从裂纹扩展、卸载扰动、爆破损伤及爆破振动等方面,探讨高应力岩体的爆破响应特征。随后,从掏槽爆破、轮廓光面爆破及爆破振动控制3个方面归纳我国高应力隧道爆破技术发展现状。最后,从爆破力学基础理论、爆破参数的动态调整、钻爆智能一体化、地应力的调整与利用及爆破灾害的评估与防治技术5个角度对高应力隧道爆破技术的发展进行展望。     

基于六向压应力传感器流变应力恢复法的地应力测量

流变应力恢复法是针对深部具有流变性的软弱围岩而提出的一种地应力测量方法,该方法采用在巷道围岩中钻孔埋设压应力传感器的方式来实现围岩原岩应力和扰动应力的测量。本文基于最新研发的光纤光栅式六向压应力传感器以及本安型光纤光栅解调仪,开展了传感器的室内标定试验。依托平煤股份八矿深部软岩巷道,开展了流变应力恢复法现场地应力测量,并与传统套芯应力解除法地应力测试结果进行对比分析,验证了基于六向压应力传感器流变应力恢复法地应力测试的准确性和可靠性。     

多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征

为研究多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征,建立考虑扰动效应的时效损伤本构模型.二次开发扰动效应的时效损伤本构模型,并建立数值模型验证了开发程序的正确性.将本构模型应用于深部巷道多次爆破开挖的数值模拟中,研究围岩累积损伤演化特征与破裂特征.结果表明：地应力对巷道围岩爆破累积损伤有抑制作用,地应力越大,抑制作用越明显;围岩的损伤程度随爆破扰动次数的增加呈现非线性累积特征,围岩损伤范围也随着爆破荷载作用次数的增加而扩大;巷道围岩近区在多次爆破荷载作用下损伤严重,巷道围岩表层出现破裂现象.     

基于原岩应力测量的软岩巷道支护优化设计研究

为了解决曹庄煤矿高应力软岩巷道支护困难的问题,进行了井下原岩应力实测,采用基于实测地应力的锚杆支护优化设计方法,优化了巷道支护设计参数。工程实践表明,该支护技术有效控制了高应力软岩巷道围岩变形,取得了良好的技术经济效益,提供了一种控制高应力软岩巷道围岩变形的有效方法,对类似条件下巷道支护设计具有一定借鉴意义。     

爆堆矿岩块度分布测试方法概述

爆堆矿岩块度分布是评价爆破效果重要的指标之一.准确地测定出爆破后矿岩的块度分布,既是正确评价爆破质量的前提,又是建立爆破块度计算模型和优化爆破参数的基础.关于爆堆矿岩块度分布研究已经历了半个多世纪.本文对于爆堆矿岩块度分布的现有的测试方法,进行了系统的归纳总结,介绍了爆堆矿岩块度分布测试方法的发展历史和研究现状,将有助于该领域的深入研究.     

爆堆矿岩块度分布测试方法概述

爆堆矿岩块度分布是评价爆破效果重要的指标之一.准确地测定出爆破后矿岩的块度分布,既是正确评价爆破质量的前提,又是建立爆破块度计算模型和优化爆破参数的基础.关于爆堆矿岩块度分布研究已经历了半个多世纪.本文对于爆堆矿岩块度分布的现有的测试方法,进行了系统的归纳总结,介绍了爆堆矿岩块度分布测试方法的发展历史和研究现状,将有助于该领域的深入研究.     

软岩巷道掘进中光面爆破参数的初步探讨

为提高软岩巷道掘进效率和光爆效果,利用爆轰动力学和断裂力学理论,分析了软岩巷道掏槽及光爆参数,结合工程实践经验,得出了软岩巷道光面爆破参数的取值范围,对软岩巷道爆破参数的设计和施工具有一定的指导意义。     

松裂爆破法维护软岩巷道的模型试验研究

通过实验室模型试验．研究软岩巷道的矿压显现特征和规律．探索用改变巷道围岩应力分布状态的方法．即松裂爆破法解决软岩巷道维护问题。试验证明：松裂爆破法可有效地维护软岩巷道．对软岩巷道等的维护开辟了新的途径。     

中硬岩深孔直眼掏槽爆腔形成机理比较

在中硬岩隧道爆破中,掏槽爆破方式对后续爆破效果起着至关重要的作用。本文从八孔直眼掏槽、五星掏槽两种掏槽方式入手,利用ANSYS/LS_DYNA显式动力有限元软件,比较此两种直眼掏槽方式在爆破不同时刻、不同截面的爆腔及裂隙面积,得出五星掏槽在中硬岩深孔掏槽爆破中形成的爆腔优于直眼掏槽的结论。     

罗沙隧道洞口爆破振动研究

以罗沙隧道为研究背景,进行了高地应力下硬岩隧道洞口爆破开挖振动监测试验。对振动数据进行了归一化处理,得到了关于硬岩隧道洞口爆破振动的萨氏经验公式;为爆破开挖设计优化提供了参考价值。在爆破振动速度研究中,爆破振动速度的最大水平径向分量大于最大水平切向分量,最大水平切向分量又大于最大垂直分量,与软岩隧道得到的规律是相反的。达到洞口位置时,爆破振动速度呈现出明显的增加,坡表表面呈现出明显的振动放大效应,这与在软岩隧道中得到的规律是一致的。     

层状岩体中近邻双线隧道爆破的振动响应研究

近邻双线隧道爆破开挖时，为了避免新建隧道爆破施工产生的地震波危夏既有隧道的安全和稳定。基于数值模拟和现场试验，分析了层状岩体中采用钻爆法修建近距离双绒隧道的爆破振动响应．结果分析表明，对于既有隧道，迎爆面侧墙处的振动速度和反射拉应力最大，而且振动速度具有很强的方向效应，隧道径向振动速度大于切向振动速度，其规律与现场爆破试验结果有较好的一致性．将爆破对新建隧道本身围岩的振动损伤度和对相邻隧道的振动影响结合起来综合考虑，提出了层状岩体隧道爆破施工中减轻振动的几种措施。并对隧道爆破参数进行了优化．图7，表4，参8．     

四面山砂泥互层隧道爆破参数优化研究

在近水平软硬互层围岩隧道钻爆开挖的过程中,由于水平方向层理、节理、弱面以及软弱夹层的存在,使得光面爆破的轮廓平整度很难得到保证,并导致较为严重的超欠挖现象。以四面山层状围岩隧道为工程依托,基于X射线衍射试验以及室内物理力学试验所获取的砂、泥岩的力学参数,综合考虑微差、孔间距、不耦合系数等因素,采用正交试验制定了砂泥互层围岩隧道爆破模拟方案,并对重庆江习四面山近水平砂泥互层围岩隧道进行了爆破优化数值模拟,得到了层状围岩隧道爆破优化方案,将原爆破方案及优化方案与现场测试结果进行了对比,结果表明模拟结果与现场测试值基本符合．研究成果可在类似隧道爆破施工中推广应用。     

近间距隧道爆破地震效应的试验研究

为了解决层状岩体中采用钻爆法修建近距离双线隧道的爆破影响问题,基于现场试验,总结了爆破衰减规律.试验结果表明,新建隧道爆破时,振动速度随着与爆源距离的增大成非线性减小;振动速度具有很强的方向效应,迎爆面径向振动速度均大于切向振动,径向振动速度对既有隧道和新建隧道围岩的损伤起主导作用;采用上下台阶开挖时,上台阶爆破冲击波对既有隧道的影响比下台阶显著.根据萨道夫斯基回归公式给出了距爆源不同距离的单段最大装药量.将爆破对新建隧道本身围岩的损伤破坏和对相邻隧道的影响结合起来综合考虑,对层状岩体中隧道爆破参数进行了优化.     

顶煤弱化爆破参数的数值分析

为提高坚硬厚煤层放顶煤开采回采率,本研究借助FLAC3D数值分析手段,对采用爆破技术弱化顶煤的参数进行数值模拟,最终获得装药量与煤岩体破坏程度、对钻孔周围介质的扰动频率、在钻孔周围介质中引起的剪应力大小三方面规律,为煤矿现场顶煤弱化爆破参数选择提供依据。     

地应力对岩体爆破特征影响规律分析

为研究地应力对岩体爆破的影响,本文通过颗粒流软件（PFC2D）建立计算模型,进行数值模拟,从模型内部应力变化、裂纹分布、裂纹数量和能量场多个角度来分析爆破效果。结果表明：地应力严重影响岩体的爆破效果,尤其是压碎区,地应力每增长1 MPa,峰值应力就会大约增长26 MPa;地应力会抑制裂纹发育,对岩体裂纹分布状态和裂纹数量的抑制效果在3~6 MPa时最明显;地应力每增长1 MPa,岩体内部应变能会大约增长250 kJ;摩擦能和动能的能量变化峰值会随地应力的增加而稍微增加。     

Blasting Technology Research in Construction of Fenghuoshan Tunnel in Permafrost

1Introduction TheFenghuoshanTunnelliesinthehinderland ofQinghai TibetPlateau,betweenKunlun MountainandTanggulaMountain,withatotal lengthof1338m.Thealtitudeofthemountainpeakis5075m,whilethetracksurfaceis4905m abovethesealevel.Beingthehighestpermafrost tunnelintheworld,tobeconstructedinaregion ofarcticalpineandextremeoxygendeficiency,FenghuoshanTunneldoesnothaveanyexisting experience,eitherfromChinaorabroad,to follow.Greatlydifferentformothertunnelson loweraltitudes,theconstructionofthispro…     

高填方路堤土中爆破数值模拟

 由于进行多次、大规模爆破成腔试验研究存在一定难度,本研究采用爆炸流体动力学数值分析方法,模拟土中爆腔形成和周围土体挤密效果。对现场爆破试验采集到的爆炸波波速进行分析,推导出土壤的相关参数,然后采用基于ANSYS/LS-DYNA中多物质ALE 算法,对土中爆破成腔进行分析,得到爆腔大小与土体压实度关系以及爆腔周围土体密度随爆心距变化关系,爆破成腔数值模拟结果与现场爆破试验结果具有较好的一致性。     

强爆炸应力波作用下岩石地下洞室的破坏现象学

为了发展更准确实用的地下洞室抗爆工程类比设计方法,对强爆炸试验中地下洞室工程破坏效应进行了综合研究.讨论了强爆炸岩体应力波与自由场岩体破坏、岩石洞室应力波破坏的一般图像、洞室关键破坏部位与破坏方式、洞室破坏影响因素以及洞室破坏分区的问题.洞室的破坏在根本上是由爆炸荷载决定的,地质介质特征在很大程度上控制了洞室破坏的表现形式,洞室工程特征的变化又可使破坏程度和细节破坏形态发生改变.若场地岩体较均质、应力波传播和洞室破坏定量规律较清楚,工程设计时可先按破坏分区表进行洞室破坏的一级估计,然后再计入局部因素进行修正.