隧道施工技术知识讲座3光面爆破.pptx

山岭隧道施工技术基础光面爆破 概概 述述 光面爆破技术：1950年发源于瑞典，1952年在加拿大首次应用。1980年后被纳入新奥法隧道施工核心技术之一。预裂爆破是由光面爆破演变而来的。我国隧道界将光面爆破和预裂爆破列为控制爆破技术之内。所谓“控制爆破”含意广，如定向、抛掷爆破等，统称为控制爆破不够确切。隧道界对这类实用价值的爆破技术分为2类即光面爆破和预裂爆破。从整个爆破技术来分，它们均属于光面爆破技术。山岭隧道施工技术基础光面爆破 光面爆破区别于普通爆破的主要特点有3：轮廓成型规整，符合设计断面的轮廓要求，围岩保持稳定，不产生或很少产生炮震裂隙。创造舒适安全的施工条件，能加快施工进度，节省隧道工程造价。山岭隧道施工技术基础光面爆破一、光面爆破的定义与分类（）光面爆破的定义 是一种控制岩体开挖轮廓的爆破技术，是通过对开挖工程周边部位实行正确的钻孔和爆破，并使周边眼最后起爆的爆破方法。预裂爆破是通过周边眼最先起爆，精确地沿周边眼连线形成断裂面，把设计要求爆除的部分崩落下来，而使围岩稳定性不因爆破而遭到明显的破坏。掏槽眼扩槽眼周边眼周边眼扩槽眼掏槽眼山岭隧道施工技术基础光面爆破（二）光面爆破的三大类型（二）光面爆破的三大类型1、轮廓线钻眼法 最原始的光面爆破方法。沿设计的断裂轮廓线钻凿紧密相邻的眼，人为地造成弱面，隔开了爆破时应力波和裂缝的传递与扩展，使岩体沿弱面部分切开，形成平整的岩壁，保护岩体的稳定。2、预裂爆破法 在轮廓线上钻密集的炮眼，使之比其它爆破眼先起爆，当炮眼间距、药量、装药结构合适时，爆破后各炮眼间将形成相互贯通的裂隙，与原岩体分割开来。此后再爆破其它炮眼，造成光滑的平整壁面。3、光面爆破法 也叫修边爆破。与预裂爆破恰好相反，轮廓线上的炮眼最后起爆。是隧道爆破施工中广泛应用的方法。主要是通过合理选择周边眼的参数，来达到光面爆破的目的。山岭隧道施工技术基础光面爆破(三)对光面爆破和预裂爆破技术的初步评价 光面爆破技术的产生，是出于降低施工费用经济上的考虑。在这一技术的实践发展中，显示出它的优越性表现在：改善隧道围岩稳定状况，改善支护结构物的受力状况，确保施工安全，延长使用年限等方面有更重大的意义。山岭隧道施工技术基础光面爆破 二、光面、预裂爆破的作用机理 由于岩石爆破过程本身的复杂性，国内外至今尚未取得一致认识。这里试对光面爆破、预裂爆破的作用机理作些介绍和解释。山岭隧道施工技术基础光面爆破（一）光面爆破作用机理（一）光面爆破作用机理爆破时产生的冲击波和高温高压气体作用在眼壁上，岩石受强烈的压缩产生径向裂缝，当压缩波传到自由面时，又以拉伸波的形式反向传播，此二波在传播过程中把岩石拉成切向裂缝，剩余压力把岩块从岩体中抛掷出去，形成相互作用的爆破漏斗。当爆破参数选取合理，采用弱装药结构，合理周边眼的密集系数（即周边眼间隔E和最小抵抗线W之比），将形成连续的光滑壁面.岩石破坏过程示意图岩石破坏过程示意图 山岭隧道施工技术基础光面爆破（二）预裂爆破成缝机理 爆破时产生的应力超过岩石的抗拉强度时，便产生放射短裂缝，高温高压气体进入裂缝内，使它们扩展。眼间存在空眼导向作用，使眼中心连线方向的裂缝形成贯通裂缝。预裂缝形成过程预裂缝形成过程 山岭隧道施工技术基础光面爆破三、影响光面爆破效果的因素 地质条件的影响 1、实践经验 裂隙发育程度及倾角对预裂爆破后形成平滑壁面有很大影响。当裂隙方向与爆出的岩面方向重合或垂直时，效果最好；而裂隙与裂面斜交，则易于造成岩石沿节理面脱落。2、不同地质条件应采取不同的爆破方法及相应的钻爆参数n硬岩、中硬岩，节理裂隙发育，宜采用浅眼，中深眼光面爆破。n地质构造复杂、裂隙发育的部位，可适当缩小间距，减小线装药密度等周边眼参数，这样有利于减小爆破对围岩的扰动。n裂隙少、整体性好，硬跪的岩体，预裂爆破参数可适当加大，反之则减小。山岭隧道施工技术基础光面爆破（二）钻眼精度的影响 周边眼间距与最小抵抗线（E/W）的比值，对光爆效果影响大，与钻眼精度有很大的关系。主要有：1、开眼误差 2、钻眼角度误差 3、钻机本身尺寸大小的影响 4、测量放线误差（三）爆破技术本身的影响 1、炸药品种选用不当 2、起爆方法不当 3、装药结构与堵塞质量 4、掏槽失败或起爆顺序混乱山岭隧道施工技术基础光面爆破四、光面、预裂爆破的主要参数 光面爆破就是将周边眼范围内的岩石爆下来，形成规整轮廓壁面并尽可能多保留半边眼痕迹和减小对围岩的扰动。“爆下来”与装药集中度（q）和最小抵抗线（W）有关；“成型规整”主要与炮眼间距（E）炮眼密集系数（mE/W）、最小抵抗线（W）有关；“保留半边眼痕迹和减少围岩扰动”主要与不偶合系数（D=d炮眼/d炸药）有关。影响光面爆破效果的主要参数应是：炮眼间距（E）、周边眼密集系数（m）、最小抵抗线（W）、不偶合系数（D）和装药集中度（q）。它们之间是相互有联系的。山岭隧道施工技术基础光面爆破 预裂爆破是沿周边眼先炸开一个规整的裂缝面，掘进爆破时减小对围岩扰动，爆破后保留半边眼痕迹。“炸开一个规整的裂缝面”主要与装药集中度（q）和炮眼间距（E）有关；“保留半边眼痕迹和减小围岩松动”主要与不偶合系数（D=d炮眼/d炸药）有关。因此，影响预裂爆破效果的主要参数是：炮眼间距（E）、不偶合系数（D）和装药集中度（q）。山岭隧道施工技术基础光面爆破五、光面爆破的设计方法 光面爆破的设计，首先应该查阅工程图纸及资料，如隧道地质纵断面图，隧道施工设计文件，施工机具及爆破材料。而后根据现场条件、施工要求综合考虑，通过一两次的试爆，确定光爆参数。设计的内容：周边眼的间距E、炮眼密集系数（或称相对距离）m、最小抵抗线W、不偶合系数D、装药集中度q、装药结构及起爆方式等。具体设计方法：工程类比法、理论计算方法、半经验半试验法等。山岭隧道施工技术基础光面爆破 工程类比法 参照类似工程的经验数据，根据其工程的具体条件，确定有关参数；对照综合考虑内容有：1、地质条件；2、炸药种类；3、开挖断面的大小及形状；4、钻眼机具设备；5、开挖方法（全断面一次爆破成型，预留光面层）。爆破参数选出后，经过两三次试炮确定之。山岭隧道施工技术基础光面爆破 理论计算方法 光面爆破参数的计算，各个系统有其自己的经验公式，但尚不够系统化。有的是建立在统计经验数据的基础上创立的，有的是在土方台阶爆破的基础上加以修正用于隧道爆破，但都有一些局限性。一般采用岩石爆炸力学计算方法。基本思想是：炸药在眼中爆炸时，使作用在眼壁的压力小于其岩石的抗压强度。山岭隧道施工技术基础光面爆破 半经验、半试验确定法 现场试验发现，根据爆破漏斗理论，通过在现场进行有限次数的单孔及三孔爆破漏斗试验确定光面、预裂爆破参数，是目前比较科学的有实用价值的光面和预裂爆破参数的设计方法，基本步骤：1.隧道地质调查（岩体物性）2.单眼爆破漏斗试验（单眼爆破参数）3.三眼爆破漏斗试验（光面爆破参数）4.根据试验参数导出单眼爆破经验公式(P134)，如La=K(QW1/3)a 5.按以上成果做出整个爆破设计 6.按设计条件小断面试爆几次，确定最后的爆破方案山岭隧道施工技术基础光面爆破炮眼布置山岭隧道施工技术基础光面爆破钻孔台车山岭隧道施工技术基础光面爆破山岭隧道施工技术基础光面爆破