隧道光面爆破

隧道光面爆破一、爆破原理1、作用机理:光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生三种效应：一是应力波反射拉伸破坏所起的作用；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用；三是二者共同作用所起的破坏。近几十年来的研究、实验和生产实践表明，第三种效应比较符合工程实际情况。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸产物的膨胀作用使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。2、成缝机理：预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理。预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。二、设计参数主要爆破参数有：最小抵抗线、炮孔密集系数、不耦合系数、孔距等。1、最小抵抗线W光爆层是指周边炮孔与最外层主爆孔之间的一圈岩石层。（全断面一次开挖成型和预留光面层）。光面层厚度或周边眼（光爆孔）到邻近辅助眼间的距离，是光面眼（光爆孔）起爆时的最小抵抗线，一般它应大于或等于光面眼间距。如果最小抵抗线过大，光爆层将不能很好地破碎下来，甚至产生大块或留底根；如果最小抵抗线过小，在反射波作用下，可能导致围岩破坏，影响光爆效果和围岩的稳定性，甚至产生超挖形成凹凸不平的壁面。把光爆层岩石看作类似露天台阶爆破，可以采用以下经验公式来确定最小抵抗线W式中：W—光爆层厚度；qb—炮眼内的装药量；S—炮眼间距；Lb—炮眼长度；C—爆破系数，相当于炸药单耗值。2、炮孔密集系数光爆层厚度w与周边孔的间距a有着密切的关系，可用两者的比值K＝a/W来表示，K称为周边孔（光爆孔）的密集系数。K值过大时，爆破后可能在光爆孔间留下岩埂，造成欠挖，达不到光面爆破效果；反之m值过小时，则会在新壁面造成凹坑，可能出现超挖。实践中多取最小抵抗线大于孔距，具有小孔距、大抵抗线的特点，尤其在坚硬岩石中密集系数皆小于1。这样，可使反射拉伸波从最小抵抗线方向折回之前造成贯穿裂缝，隔断反射拉伸波向围岩传播的可能，减少围岩破坏。实践表明，当m=0.8～l.0时，爆破后的光面效果较好，硬岩中取大值，软岩中取小值。3、不藕合系数不耦合系数K'，是指炮孔直径与药包直径之比（环向空气间隔装药时）。光面爆破采用药包直径小于炮孔直径的方法，因而不耦合系数K'＞1。不耦合系数K‘的取值一般介于1.1~3.0之间，采用最多的是不耦合系数K'=1.5～2.5用得较多。4孔距光爆孔的间距比主爆孔小，它与炮孔直径、岩性和装药量等参数有关。孔距过大，难以爆出平整光面；孔距过小会增加凿