【精品】刘东良-浅谈等

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1、浅谈岩土控制爆破之预裂爆破和光面爆破刘东良中铁十六局集团二公司天津300102摘要：本文主耍讨论一般岩土爆破中的控制爆破：预裂爆破和光而曝破，它们的概念、作用机理，以及炮孔内装药量如何计算，通过本文希望能够让更多从事工程爆破的工程技术人员对控制爆破有一个更深的了解。关键词：预裂爆破；间距；应力；装药量；光面爆破在当今的21世纪，爆破在许多工程中扮演着很重要的角色，诸如一般岩土爆破、拆除爆破，嗣室爆破、水下爆破等，作为从事一般岩土爆破的技术人员，大家都知道超欠挖一直是隧道工程爆破中一个老牛常谈的问题，这就需要我们必须掌握好如何对岩土

2、进行控制爆破，而预裂爆破和光面爆破正是岩土控制爆破很有效的两门技术。1预裂爆破沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区Z前起爆，从而在爆区与保留区Z间形成预裂缝，以减弱主爆区爆破时对保留岩体的破坏形成平整轮廓血的爆破作业，称为预裂爆破。1・1预裂爆破的成缝机理保证预裂爆破成功的必要条件是炸药在炮孔中爆炸产生的床力不压坏孔壁和沿预定的方向成缝。当炸药与孔壁留有空隙时，炮孔所受的压力会人大降低。试验发现：不耦合系数为2.5时的孔壁最大切向应力只相当于相同爆破条件下，不耦合系数为1.1时的1/16。因此，完全可能

3、将现有的常用炸药，用不耦合装药将孔琏压力降低到只有儿十兆帕乃至儿百兆帕。那时，孔舉压力接近岩石的极限抗压强度或低于极限抗压强度。使炮孔压力不致压碎孔琏并使炮孔之间岩石产生裂缝。至于炮孔之间的岩石为什么能形成裂缝，有不同的解释。1.1.1应力波干涉破坏理论1962年，W.I.戴维尔和K.S.帕内尔捉出“相邻炮眼产牛的应力波相互干扰”的理论。该理论认为：如果几个相邻炮孔屮的炸药同时爆破，爆炸应力波以炮孔为小心呈放射状向外传播，一般在其切线方向会产生拉应力。由两个爆破孔出发沿半径方向扩展的应力波，在两孔连线的中点相会，并产生干扰（图1-

4、1）o两个波的汇合处产生的合力垂直于两个爆破孔轴线的连接而，方向向外。在这个连接而（图1-1屮间虚线）的两侧，岩面各向相反的方向移动。因此，两个炮孔轴线的连接面成为受拉而，整个拉应力的作川使岩体沿此面断裂。应力波干扰作川理论指出两个物理现象。第一，相邻两孔同时起爆，以保证应力波在连线屮点产生迭加后，相邻两孔中点产生的拉应力成倍增加，裂缝因此从中间首先产生，并向两孔方向发展。至于爆炸产生的高压气体在岩体成缝的作用则没有提到。图1-1应力波干涉作用示意图1.1.2以高压气体为主要作用的理论U.兰格福斯、山口梅太郎等人认为，爆牛气体的作

5、用对预裂和光血爆破成缝的影响更大。在气体压力共同作川卞，炮孔相距很近时，炮孔连线上因应力迭加而产生很高的拉应力。相邻炮孔同时作川，会使孔连线的面破裂更整齐。山口梅太郎的试验和计算证明，两鬪孔连线与孔壁的交点在切线方向产牛很大的拉应力。这种应力条件，在两孔相距很小和圆孔直径越大时越明显。两孔Z间也会产牛较大的拉应力（图1-2）。预裂与光面爆破时岩石的开裂，可认为是由孔壁切向拉应力造成的,而孔的间距与裂缝的开裂关系很大。山此得出以下结论：①不论是旳孔或是两孔同时起爆，裂缝均能产生，后者更易形成裂缝；②要加长爆破气体的作川时间，强调堵塞

6、和不耦合装药；要求炸药的爆速低，牛成气体数量多；③关于应力波，他们认为不会形成孔件贯穿裂缝，仅能形成潜在的闭合裂缝，对于单孔而言，这些裂缝是无规则的，对丁•双孔而言，两孔连线方向的裂缝最大，裂缝的贯穿是在气体作用下完成的；④裂缝是由孔壁向中间发展的。°]=1.0a/r=1.543al孔中心距与孔的直径Z间比值1.1.3爆炸应力波与高压气体联合作川理论1963年前后，美国A.麦哈斯对预裂爆破成缝的机理进行模型试验研究。他认为：爆生气体在渗入裂缝Z前，应力波沿孔壁连线的垂直方向产生拉应力，应力波沿孔樂连线的径向是压应力。这种应力波状态

7、有利于两孔连线成缝，而阻碍与连线垂直向裂缝发展（图1-3）。图1-3爆炸高压气体对孔壁的作用1968年美国人H.K.科特尔等人的试验证明；应力波在两炮孔中间不可能形成开裂。同时起爆时,爆炸气体形成的应力场在预裂缝的形成中起主要作用。南非人A.N.布朗的高速摄影试验证明；炮孔孔壁边开裂发生在爆轰波之后，冲击波形成的，而裂缝的扩展较迟，可以认为是气体产生的。应力集中和应力波的干扰也是存在的。联合作用理论可以用以下粗略的模式來描述，爆炸应力波山炮孔向四周传播，在孔壁及炮孔连线方向出现裂缝，随后在爆炸气体作用下，使原裂缝延伸扩大，最后形成

8、平整的开裂面。上述模式将预裂成缝机理分为两个过程，即应力波的作用过程和高压气体的作用过程，它们有先有后，但乂是连续的、不可分割的。第一个过程，应力波的作用；当它从孔壁向四周传开后，产牛的切向拉应力超过岩石的抗拉强度而使岩石破裂。最初的裂缝岀现在炮孔