光面爆破法在道路工程中的应用

光面爆破法在道路施工中的应用摘要：本文结合合工程施工实实例，对光面面爆破工作原原理和施工技技术进行探讨讨。关键词：光面爆爆破爆破参数爆破网路ApplicaationofThheSmooothBBlastiingfoorRoaadConnstrucctionAbstracctThhisarrticleecombbininggtheenginneerinngexaample,expaatiatiingthheworrkpriinciplleanddtheconsttructiionteechniqquefoortheeSmooothBllastinng.Keywoordssmootthblaastinggblaastinggparaameterrblaastinggcirccuit1、概述光面爆破又称修修边爆破，是是控制爆破中中的一种爆破破方法，目的的是使爆破后后留下的围岩岩具有光滑的的表面，并保保护它不受损损伤，常用于于断面周边一一层岩石的爆爆破，在公路路施工中可用用于控制边坡坡。使用光面爆破技技术时，要求求岩石较坚固固，否则不能能取得令人满满意的效果。省道212线KK4+8999.80～K5+0883.00段，是本公公司施工的路路段，表土层层下是致密的的石灰岩层，岩岩石坚固性系系数达f=8（SC=800kkg/cm22）。经论证证，本工程可可以使用光面面爆破技术来来控制边坡。2、光面爆破的的原理和爆破破参数计算光面爆破的质量量决定于周边边眼的爆破参参数：装药量量、炮眼间距距和最小抵抗抗。在本工程施工中中，全断面采采用药壶爆破破法爆破，炮炮眼参数另行行设计，周边边光面爆破参参数按下述方方法确定。2.1、装药量量计算：控制装药量的目目的是为了降降低对围岩的的破坏。要求求周边眼的装装药爆炸后，围围岩面上应留留有炮眼痕迹迹。换言之，在在爆破荷载作作用下，炮眼眼壁上产生的的冲击压力不不大于处于体体积应力状态态下岩石的抗抗压强度。即：P≤KbSc（式—1）式中：P—炮眼眼壁上的冲击击压力，单位位Kg/cmm2；Sc—岩石单轴轴抗压强度，单单位Kg/cmm2；Kb—在体积应应力状态下岩岩石抗压强度度增大系数，K=10，为达到此此目的，可采采用空气柱式式间隔装药（见见图—1）。空气柱式间隔装装药的原理是是：、降低了作用在在炮眼壁上的的冲击压力峰峰值。若冲击击压力过高，在在岩体内激起起冲击波，产产生压碎圈，使使炮眼附近岩岩石过度破碎碎，就会消耗耗大量能量，影影响压碎圈以以外岩石的破破碎效果。如如果采用增大装药的不偶偶合系数的方方法，虽然也也能达到降低低冲击压力的的效果，但若若装药直径不不变，由于增增加了炮眼直直径，会给打打眼带来困难难。在空气柱式间隔隔装药条件下下，炮眼壁上上产生的冲击击压力为：P=(PoDD21/8)×(dc/db)6×[lc/(lc+la)](式-2)式中：la—空空气柱长度，单单位米；lc—装药长度度，单位米；Po—炸药密度度，单位g/cmm2；D1—爆速，单单位m/s；dc—装药直径径，单位mm；db—炮眼直径径，单位mm；n—气体与炮眼眼壁碰撞时压压力增大系数数，n=8～11。省道212线我我公司施工的的路段，岩石石坚固性系数数f=8（SC=800kkg/cm22），使用2#岩石铵梯炸炸药，这种炸炸药的药卷直直径为dc=32mm，密度Po=1g/ccm3，爆速D1=36000m/s，炮眼直径db=42mm。施工中，由于围围岩较厚，全全断面分梯段段爆破，每个个梯段高度都都达到4米，因此光光面爆破孔的的炮泥长度可可以忽略不计计（炮泥长度度为20～30cm）。因此，上上式中la+lc=lb，其中lb为炮眼长度度。由（式—1）和（式—2）可以推导导出每米炮眼眼的装药长度度lc。lc≤（88KbSc/nPoD21）×(dc/db)6（式—3）计算（式—3）：：lc≤（8KKbSc/nPoD21）×(dc/db)6=(8×100×800××9.8×1104/10×11000×336002)×（42/332）6=0.255m则每米炮眼装药药量为：qc≤(∏d22c/4)lcPo=(3..14×3.22/4)×225×1=2205g、增大了应力波波作用时间。原原因有两个：：其一，由于于降低了冲击击压力，减小小或消除了冲冲击波作用，相相应地增大了了应力波能量量，从而能够够增加应力波波的作用时间间；其二，当当两段装药间间存有空气柱柱时，装药爆爆炸后，首先先在空气柱内内激起相向传传播的空气冲冲击波，并在在空气柱中心心发生碰撞，使使压力增高，同同时产生反射射冲击波于相相反方向传播播，其后又发发生反射和碰碰撞。炮眼内内空气冲击波波往返传播，发发生多次碰撞撞，增加了冲冲击波及其激激起的应力波波的作用时间间。图—2是在相同同条件下的连连续装药和空空气柱间隔装装药的应力波波形。图中，空空气柱式间隔隔装药激起的的应力波，其其峰值应力减减小，应力波波作用时间增增大，又由于于空气冲击波波碰撞，在应应力波波形上上可以看到两两个峰值应力力，但总的来来看，应力变变化比较缓和和。(a）（b）图—2连续装装药和空气柱柱式间隔装药药激起应力波波波形的比较较a—连续装药b—空气柱间隔隔装药、增大了应力波波传给岩石的的能量，而且且比冲量I（是指应力力波通过时经经单位面积传传给岩石的冲冲量称为比冲冲量。）其计计算式为I=∫tsojx(t)dtt,式中ts—应力波作用用时间；jx（t）—应力随时间间变化的函数数即应力波波波形。沿炮眼眼分布较均匀匀，这是以上上两点原因带带来的结果。由于空气柱式间间隔装药有以以上三个方面面的作用，因因此，在一定定的岩石和炸炸药条件下，合合理确定空气气柱与装药长长度比值（见见表一1），就能提提高炸药能量量的有效利用用和改善爆破破效果。合理空气柱长度度表—1岩石性质空气柱长度与装装药长度的比比值软石0.35～0..4中等坚固性多裂裂隙岩石（f=8～11）0.3～0.332中等坚固性块体体岩石（f=8～11）0.21～0..27多裂隙的坚固岩岩石0.15～0..2坚固、韧性具有有多裂隙的岩岩石0.15～0..2由已知条件，本本工程的空气气柱长度与装装药长度的比比值可定为0.25：1。2.2、炮眼间间距的计算确定炮眼间距是是为了沿周边边眼布置线形形成贯穿裂缝缝，确保壁面面光滑。裂隙形成的机理理有以下两点点：、应力波的干涉涉。当相邻两两装药同时爆爆炸时，应力力波在装药连连线上叠加的的情况见图—3。从图中可以看出出，当两个装装药同时爆炸炸时，各自产产生的应力波波沿装药连线线相向传播，经经一定时间后后，孔壁处应应力达到峰值值，其后，由由于应力波的的相互干涉，装装药连线中点点处的应力开开始增大，达达到峰值后再再逐渐减小。为形成贯穿裂缝缝，在相邻装装药连线中点点上产生图—3相邻两装药药同时爆炸时时，装药连线线上应力的变变化（图上数数字为经历时时间，微秒）的拉应力等于岩岩石的抗拉强强度。设若作作用在炮眼壁壁上的初始应应力峰值为P，则在相邻邻装药连线中中点上产生的的最大拉应力力为：σo=2bp//re（式—4）式中：r—对对比距离，r=a/ddb（a为炮眼间距距）e—应力波衰衰减指数，e=2－[v/(11-v)]（v为岩石泊松松比，本工程程围岩泊松比比v=0.225）b—切向应力力与径向应力力的比值，b=v//(1-v))将r=a/ddb,σo=ST（ST为岩石的抗抗拉强度，本本工程ST=667kg/ccm2）代换后，由由（式—4）可以求得得炮眼间距：a=(2bPP/re)1/edb（式—5）计算上式：e=2－[v//(1-v))]=2－[0.255/(1-00.25)]]=1.667b=v/(11-v)==0.255/(1-00.25)=0.333P=KbSc==10×8000=80000Kg/ccm2则a=(2bbP/re)1/edb=(2×00.33×88000/667)1/11.67×4.2=577cm、应力波与爆炸炸气体的综合合作用，只有有在相邻两装装药同时爆炸炸的条件下，才才有可能产生生应力波的叠叠加。为保证证这样的条件件，光爆层装装药须待主体体爆破结束后后，采用时差差最小的瞬发发雷管起爆。如如果采用的雷雷管时差较大大，就难以保保证应力波在在装药连线上上发生相互作作用。在这种种情况下，相相邻装药的贯贯穿裂缝通常常不是靠应力力波的叠加形形成的，而是是各装药激起起的应力波先先在各自炮眼眼壁上产生初初始裂缝，然然后，在爆炸炸气体静压作作用下，使之之扩展贯穿。2.3、最小抵抵抗线的计算算为了使光爆层脱脱离原岩体，并并防止在反射射波作用下产产生超挖，必必须合理确定定周边眼的最最小抵抗，即即光爆层的厚厚度。最小抵抵抗过大，光光爆层岩石将将得不到适当当的破碎。甚甚至不能使其其沿炮眼底部部最小抵抗切切割下来；反反之，最小抵抵抗过小，在在反射波作用用下，围岩内内将产生较多多、较长的裂裂隙，影响边边坡的稳定性性，甚至造成成围岩片落、超超挖和边坡表表面凹凸不平平。确定周边眼的最最小抵抗在于于合理选择装装药临近系数数m。为了获得得良好的光爆爆效果，m值应根据围围岩的性质来来选择。光爆层岩石的崩崩落类似于露露天台阶爆破破，可用下式式来确定最小小抵抗W：W=qb/caalb（式—6）式中qb—炮眼眼内的装药量量，Kg；Ib—炮眼长度度，m；a—炮眼间距，m；c—爆破系数，相相当于单位耗耗药量，取c=0.55Kg/m33计算上式：qb=Ibqcc=4×0..205=00.82Kgga=0.57mmW=qb/caalb=0.877/0.5××0.57××5=0.774m光爆层炮眼的邻邻近系数为：：m=a/W=0.577/0.744=0.7773、爆破器材和和电爆网路计计算3.1、爆破器器材、炸药：选用22#岩石铵梯炸炸药。、雷管：选用88号纸壳瞬发发电雷管，脚脚线是铁质的的，桥丝为康康铜桥丝，雷雷管的全电阻阻为2.95～3.40Ω。敷设网路前，要要逐个测定每每个雷管的电电阻，检查有有无断路、短短路或电阻特特大、特小的的雷管，并选选出电阻值相相近的雷管来来使用，以保保证可靠起爆爆。、起爆电源：本本工程使用照照明线作为起起爆电源。此此时，须在安安全地点设置置放炮开关。放放炮开关包括括动力电源开开关盒、放炮炮电源开关盒盒和放炮刀闸闸盒三部份。（见见图—4）。图—4放炮开关示示意图a—动力电源开开关b—放炮电源开开关c—放炮刀闸盒盒1—动力线22—双刀双掷刀刀闸3—保险丝4—插座5—短路杆66—指示灯7—插头8—放炮母线放炮前，刀闸处处于短路状态态，防止外部部电源（如杂杂散电流）进进入雷管。放放炮时，按顺顺序合闸。每每次合闸均需需发出信号，以以保证安全。3.2、电爆网网路计算电爆网路由电雷雷管、端线（加加长电雷管脚脚线，使之能能引出炮孔口口）、放炮母母线组成。本本工程采用串串并联方式连连接电雷管，其其电路图见图图—5由图—5可以看看出，当若干干发电雷管连连成一个电爆爆网路，用同同一电源起爆爆时，由于各各发电雷管对对电能作用表表现出的敏感感程度不同，最最敏感的雷管管将最先被引引爆并切断电电路，这时，若若不敏感的电电雷管的引火火头还未点燃燃，就会产生生拒爆现象。图—5电雷管连接接方式示意图图雷管的拒爆直接接影响着爆破破效果，而且且处理起来既既麻烦又危险险。因此，爆爆破设计和施施工中应力求求网路中的所所有雷管都能能可靠起爆。实践证明，要保保证电爆网路路中的所有电电雷管都能可可靠起爆，必必须满足以下下两个条件：：、同一电爆网路路中使用的电电雷管应是同同一厂家同批批生产的同规规格产品，电电雷管在使用用前须经测试试合格；、电源分配给网网路中任一发发雷管的电流流都不得小于于规定的准爆爆电流。对大大爆破，直流流电起爆时电电流不小于2.5A，交流电不不小于4A。对一般爆爆破，直流电电不小于2A，交流电不不小于2.5A。根据施工进度要要求，本工程程每循环进尺尺为5m，即每边的的修边炮孔有有9个，共有2组并联。经经实测，母线线电阻为5.3Ω，每发电雷雷管电阻为3.1Ω，可用下式式计算通过每每发电雷管的的电流。I=u/(mmRm+nRd)式—7式中u—电电源电压；m—分支数目；；Rm—母线电阻阻；n—个分支电路路内的雷管数数；Rd—雷管电阻阻。计算上式：I=u/(mmRm+nRd)=2220/(2××5.3+99×3.1))=5.7A＞II准=2.5AA符合准爆条件，电电雷管能安全全起爆。4、爆破图表4.1