高原冻土隧道爆破技术

高原冻土隧道爆破技术浅析1****隧道简介某高原冻土隧道海拔4900~5100m；围岩为三叠系板岩夹片岩，多小型层间错动，节理、裂隙发育，岩层中分布薄层裂隙冰；山坡为坡积角砾土、碎石土、洪积碎石土；隧道最大埋深110m，年平均气温-3.6~-5.2℃。2探讨的目的****隧道为多年冻土隧道，以前对非冻土隧道研究比较多，多年冻土隧道在国内乃至国外几乎没有，社会是向前发展的，因此收集有关冻土隧道施工的资料，并进行探讨和研究是有必要的；高原环境很脆弱，一旦破坏，很难恢复，对保护冻土环境也具有特别重要的意义。3初步分析****隧道为多年冻土隧道，冻土就是由冰和岩石共同形成的。它的特性既不是岩石，也不是冰；虽然有人研究过冰和岩石的特性有点相似，但两者毕竟是有差别的，通常冰在融点附近有一固定的温度，即便是小小的压缩，其晶格就会遭到破坏，冰即变成水，其相性发生变化，这就大大改变了它的特性，而岩石就不会有这种情况，这就是岩石跟冻土不一样的地方。4数据收集、爆破设计我们对****隧道进口IV级围岩爆破进行了细致的观察，收集了有关的一些数据，****隧道进口端IV级围岩多为板岩夹片岩，以板岩为主，局部夹片岩，浅灰色，灰黑色，变晶结构；板岩为板状构造，片岩为片状构造；岩体多柔皱、破碎，节理、裂隙发育，有明显的薄冰夹层，冰层有的甚至达10cm厚以上，局部片岩为粘土状，节理、裂隙发育的原因是水变成冰，体积增大冻胀作用的结果，尤其浅埋地段受季节变化的影响，冰水的转换，围岩破碎程度更为明显。根据****隧道开挖断面（IV级围岩为78㎡）、围岩性质、围岩结构、节理发育程度和炸药性能等因素，经多次调整（每次进尺3.0m），确定如下爆破参数：4.1炮眼数量及布置4.1.1炮眼数量N=（q×s）/（η×r）其中q----单位立方米的炸药消耗量，取0.43kg/m3s----开挖断面面积，取78㎡η----炮眼利用率，取0.90r----每米炮眼长度的装药量，取0.35kg/mN=（0.43×78）/（0.90×0.35）=107（个）4.1.2掏槽眼的确定掏槽眼采用垂直楔形掏槽，施工中取炮眼与工作面夹角70°，两排炮眼间距为0.70m，炮眼数量6个为宜，见图一：图一掏槽眼布置图（单位：cm）4.1.3周边眼的确定根据爆破参数的确定原则，炮眼壁上产生的冲击压力不应大于处于体积压力状态下岩石的抗压强度，而应大于岩石极限抗拉强度。即：[δ]pEL<[δ]cdL则：E<[δ]c/[δ]p×d=K×d式中：[δ]p----岩体极限抗拉强度（kg/cm2）[δ]c----岩体极限抗压强度（kg/cm2）d----炮眼直径（㎝）E----周边眼间距（㎝）K----孔距系数根据试验拱部K取10，则E=35㎝，边墙K=12，则E=45㎝。④全断面炮眼布置图，见图二：图二IV级围岩炮眼布置图（单位：cm）4.2炸药的选用及装药量、装药结构炸药选用常见的2#岩石乳化炸药，各炮眼装药见炮眼装药数量表：炮眼装药数量表名称炮眼装药共计药卷个数编号个数深度φ25药卷（106gg/卷）个m卷掏槽眼163.21696扩槽眼283.216128辅助眼3163.012192内圈眼433.0618拱部周边眼5323.0264边墙周边眼5263.0378底板眼593.014126底角眼573.01595总装药量（kgg）84.48装药结构，见图三：图三从爆破效果看，轮廓线比较平整光滑，拱部炮眼残痕达75%~80%，边墙为65%以上，最大超挖0.2~0.3m，主要发生在起拱线附近，原因是钢格栅紧跟，钻眼角度偏大所致。5讨论同以往资料相比较，同级围岩，同断面隧道开挖，冻土隧道用药量要小，周边眼间距也要求小一些。原因是当炸药爆炸时，产生巨大的爆炸冲击压力波向四周扩散，由于巨大压力波的作用，达到冰融点所固有的温度，冰即变成