爆破工程之二爆破工程地质（PPT54页）

1、第二章 爆破工程地质第二节 地质条件对爆破作用的影响一、岩石的物理力学性能对爆破的影响岩石的三度(硬度、密度与强度)和三性(脆性、韧性和弹性)。岩石性质是影响爆破作用的主要因素之一。爆破的单位炸药消耗量、孔网参数、爆破松散系数、爆破地震强度计算系数等很多爆破设计参数和安全计算系数均与岩性有关 二、岩体的地质构造对爆破的作用岩体由结构面和结构体两个要素组合形成，决定了岩体的爆破工程地质特性，影响岩体的爆破效果。结构面是指发育于岩体中，具有一定方向和延伸性以及一定厚度的各种地质界面，如断层、节理、层理及不整合面等；结构体是指被结构面切割成的岩石块体 岩体受到各种地质作用(包括外力和内力地作用)，留

2、下各种地质痕迹，包括断层、节理、裂隙和溶洞等。由于结构面的存在使岩体强度低于岩石强度。结构面是岩体的弱面；分原生结构面(在成岩过程中形成的岩体界面)、构造结构面(在构造运动过程中形成的破裂面)、次生结构面(在外应力作用下产生的结构面) 按是否夹有软弱充填物可分为软弱面(不夹软弱介质)和软弱带(夹有一定厚度的软弱物质)。1应力集中作用软弱面使岩体的连续性遭到破坏。在爆破应力作用下的破坏是脆性破坏，在爆破应力作用下，岩体就从软弱面处首先开裂。在岩体结构面较发育的地区，爆破的单位耗药量较低 2应力波反射拉伸作用当爆破压应力波传播到软弱带时便产生反射拉伸波。当反射拉伸波达到岩石的抗拉强度时，便在张开裂

3、隙或软弱带的迎波一侧岩石中产生裂隙，造成岩石破碎 3、能量隔离或吸收作用爆破应力波通过张开裂隙或软弱带时，由于界面引起应力波反射以及软弱带内的介质产生压缩变形，爆破能量受到一定的隔离或吸收，削弱了对背波面岩石的破坏作用 当软弱带或软弱面穿过爆源并通向附近的临空面时，形成“冲炮”或其他形式向临空面泄出，爆破效果明显降低。爆破作用范围内有溶洞，同样会发生爆破能量泄露 4、能量泄露5、高压气楔作用炸药爆炸产生的高温、高压气体侵入岩体结构面时，会对岩体产生气楔劈裂破坏作用。 三、岩体地质结构对爆破的具体影响1断层断层相当于一个完整的自由面，对爆破能量产生隔离、吸收和泄露作用。当爆破漏斗范围内存在断层、

4、大的裂缝或层面时，将影响爆破漏斗的形状和大小，改变爆破方量和抛掷方向 图2l 断层通过爆破漏斗断面示意图(a)爆方减少；(b)爆方增多；(c)爆方减少 2层理 图22 层理对爆破漏斗形成的影响平面示意图(a)走向与最小抵抗线正交；(b)走向与最小抵抗线平行；(c)走向与最小抵抗线斜交最小抵抗线；计算破裂半径；实际破裂漏斗边线 3、节理的影响图23 X交割节理对爆破效果的影响 图24 溶洞改变抵抗线方向 图25 溶蚀缝引起冲炮 4、结构面对破碎块度的影响岩体强度受岩石强度和结构面发育程度的控制。爆破碎块的表面大多数（8090%），是沿岩体内部结构面形成的原生裂隙面（呈风化状态）；爆破作用形成的新

5、鲜破裂面（次生破裂面）的数量仅占1020%。结构面的发育程度对破碎块度分布有决定性影响，原生裂隙面的比例越大，块度越大。要进行破碎块度预报，必须进行详细的工程地质勘察和节理裂隙统计5、溶洞对爆破效果的影响石灰岩地区的溶洞比较发育，溶洞和裂缝引起的爆破能量泄露、改变抵抗线方向，影响破碎范围和爆破方量，甚至形成冲炮，影响爆破效果。综上所述，在爆破方案选择、设计药包位置和确定爆破参数时，应查明工程地质情况，利用岩体结构的有利因素，避开其不利因素，力求达到满意的爆破效果。四、地形对爆破效果的影响临空面的形状和数目、爆破岩体的高度和坡度等地形条件是影响爆破效果和经济效益的重要匿素，在爆破设计中应充分利用

6、有利的地形条件。在临空面的数目多且面积大，山高坡陡的地方爆破，可以用较小的炸药量获得较大的爆破方量或抛掷方量 五、地下水对爆破的影响地下水对硐室开挖、装药堵塞、起爆网路敷设、爆破效果等均有直接的影响。地下水会降低炸药的感度和威力，甚至使炸药失效而产生拒爆；使堵塞不紧而产生冲炮；还有：使雷管受潮或电爆网路短路，影响网路的质量。在有水的地方爆破，应采取严密的防水措施，否则将造成瞎炮或影响爆破效果；地下水发育的地方，要采取排水措施并采用防水炸药 第三节 爆破引起的工程地质问题 一、爆破对保留岩体的破坏根据爆破作用基本原理，在有临空面条件下的爆破，从药包中心向外可分为：压缩区、爆破漏斗区、破裂区和振动

7、区。一般压缩区和爆破漏斗区是需挖运的爆破范围，破裂区和振动区则是爆破可能引起工程地质问题的区域。通常爆区后缘地表破坏范围比深层破坏范围大，地表破坏与深层基岩破坏有不同的特点 (一)后缘地表破坏后缘地表破坏是由后冲和反射拉伸波作用形成，裂缝常沿平行临空面方向延展，且距爆破区越近就越宽、越密；地表裂缝宽度和延展长度与爆破规模、爆破夹制作用、爆破方法和地形地质条件有关。爆破规模大、夹制作用强，地表裂缝破坏程度大 （二）爆破对深层基岩的破坏 一般开山采石不需要考虑基岩破坏；路堑开挖爆破仅考虑药包周围压缩圈产生的破坏范围（一般情况下需给路基和边坡预留保护层，保护层厚度为压缩圈半径） 但是：在水工坝基开挖

8、中，即使在爆破作用下产生微小的裂缝也被视为对基岩的破坏，一般上层采用深孔爆破，下层采用浅孔爆破，最底层采用人工凿除的办法，或采用水平炮孔预裂爆破，形成水平预裂面，以阻止上层爆破裂缝向下层扩展 二、爆破对边坡稳定性影响爆破产生的边坡失稳分为两类：一类为爆破振动引起的自然高边坡失稳；另一类为爆破开挖使工程边坡遭受破坏，日后风化作用引发不断的塌方失稳。一般情况下，硐室爆破对边坡稳定性影响最大，深孔爆破次之，浅孔爆破最小。所以在硐室爆破设计中应对边坡稳定性影响有足够重视 (一)爆破对自然边坡稳定性的影响两个因素：爆破震动强度；坡体自身的地形、地质条件。爆破震动作用下，坡角越大、岩体强度越低，越容易失稳

9、；四种容易失稳的情形：(1)爆区附近的坡体内存在贯通滑动面或古滑坡 (2)坡体内有倾向坡体外的节理裂隙 (3)岩体内垂直柱状节理十分发育，且边坡高陡 (4)坡缘处原有摇摇欲坠的危石(二)爆破对保留边坡隐定性的影响 一般的爆破都会对保留边坡的内部岩体产生破坏，受破坏的程度主要与如下因素有关：(1)爆破药量 (2)最小抵抗线 (3)工程地质条件 （三）边坡开挖的爆破安全注意事项(1)选择合理的爆破方案硐室爆破对边坡破坏作用强，所以预留保护层较厚；钻孔爆破可预留光面层，使边坡得到最大限度的保护。预裂钻孔爆破和硐室爆破相结合的爆破技术得到发展既能很好地保护残留边坡，又能实现快速、经济和大规模的土石方爆

10、破(2)进行合理的爆破设计根据岩性和地质构造进行爆破设计，特别是硐室爆破的设计应根据地质构造的特点来布置药包，确定各项参数 (3)提高爆破施工质量避免因爆破施工不当(如产生盲炮、堵塞不严等原因使爆破不彻底)，清方刷坡不彻底，护坡防护不到位等引起边坡变形失稳 三、地下爆破工程引起的工程地质问题 (1)爆破引起的塌方、冒顶 由于不利的节理裂隙组合、断层、软弱带影响，激发因素往往是由于爆破不当。地下开挖通过不良地层时，要采取控制爆破和加强支护的措施，例如控制单响药量，周边进行光面爆破，放完炮马上进行支护，等措施。如果发生了塌方、冒顶，则需要进行加强密集支护通过不良地质段 (2)地下采掘工程造成地面塌

11、陷，形成地表塌陷区。塌陷区的范围是可以预先划定的，在该区范围内不得设置任何地下工程(竖井、平巷)，地表不得设置道路和建筑物，也不能设置工业设施 (3)地应力变化引起的地质问题。在深层开挖隧道工程时，因地压作用使隧道变形，甚至将隧道摧垮。有些地段，在开挖断面处发生岩爆。更有甚者，在大地活动构造带附近进行大面积长时间采掘作业，在构造带形成地应力。地应力增大到一定程度时发生应力释放，引起构造带活动从而形成地震 (4)爆破引起的地下水及瓦斯突出事故发生过许多爆破引起地下水、瓦斯突出事故，造成矿区的毁灭。预防这类事故的可靠措施是在滑动地段打超前孔，随时进行地下水、瓦斯浓度监测 第四节 爆破工程地质勘察一

12、、爆破对工程地质勘察基本要求 根据爆破工程的特性，查明爆区(包括爆破影响区)的地形、地质构造、岩性和地下水情况，从工程地质的角度论证或解决如下问题：(1)论证采用爆破施工的必要性、合理性和可靠性 (2)查明爆区以及爆破影响区的地形地物及各种地质构造，论证爆破对地物及地质构造的破坏和影响，以便确定合理的爆破方案（硐室、深孔、浅孔）及规模；调查岩石性质，为爆破设计提供合理的炸药单耗和各项参数 (3)根据整体工程对爆破的要求，分析爆破前后的地质条件变化，预计可能出现的边坡失稳、地基沉陷、滑坡、绕坝渗流等工程地质问题（或灾害），以及预防措施和善后处理办法 二、爆破工程地质勘察的内容和方法(一)一般岩土

13、爆破工程 (1)地形条件 地表的形状、坡度、高度，山体厚度，临空面条件等。(2)地层岩性 岩石名称、类别、物理力学性能、岩层(特别是软弱夹层)产状、覆盖层(坡积层)和风化层厚度 (3)地质构造 断层、层理、破碎带等的分布和产状，以及溶洞和裂隙发育程度。(4)水文地质 地下水位线、裂隙水、岩溶水、暗河、泉水、地下积水等的分布情况和地下水位线。(5)灾害问题 掘进爆破时应查明有无危险性物质，如放射性物质，瓦斯和可燃、可爆性粉尘、高温矿物的可燃性及温度等(二)大爆破工程：分阶段1可行性研究阶段任务是论证爆破工程的可行性，提出可供选择的爆破方案，进行方案比较，论证所选方案的合理性、可靠性。需要在爆区范

14、围内测绘1：1000地形地质图。测绘要求与般测绘相同。可配合地质勘探工作进行爆破试验，使爆破设计方案建立在可靠的勘测和试验数据的基础上 2.技术设计阶段着重分析各种布药方案，并优选最佳方案。为此需要测绘l：200或l：500地形地质图；详细划分岩层，明确岩层分布位置，正确标明不同位置岩层的产状和变化，分析各岩层的岩石性质。通过钻探，着重了解主爆区药包位置及其上、下的地质情况，大断层及软弱带的延伸情况，边坡稳定或基础渗漏情况等 3施工阶段在施工过程中应做好补充勘探工作：根据地表覆盖揭露情况校对原有地质图；测绘药室、导硐的地质展示图；结合施工工作做一些辅助勘探工作，如水文地质观测，地表裂隙观测等 (三)爆