前言：想要寫(xiě)出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇工程爆破的基本方法范文，相信會(huì)為您的寫(xiě)作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫(xiě)作思路和靈感。

工程爆破的基本方法范文第1篇

爆破法施工因其經(jīng)濟(jì)、高效、快速等特點(diǎn)，成為巖體等各類工程建設(shè)的主要方法，廣泛應(yīng)用于隧道、礦山、路塹邊坡、基坑等工程，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極促進(jìn)作用。爆破工程是安徽理工大學(xué)土建類礦山建設(shè)、巖土工程、城市地下空間工程以及道路與橋梁工程四個(gè)方向的專業(yè)必選課；旨在通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解爆破工程的發(fā)展歷史，掌握基本的理論與方法，具備獨(dú)立進(jìn)行一般爆破工程設(shè)計(jì)與施工的能力。教學(xué)大綱規(guī)定該課程為32個(gè)學(xué)時(shí)（其中，教學(xué)30個(gè)學(xué)時(shí)，考試2個(gè)學(xué)時(shí)），通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠熟練掌握常用的起爆方法、爆破破巖機(jī)理、露天爆破技術(shù)、地下工程爆破技術(shù)、拆除爆破原理與方法以及爆破安全技術(shù)措施；能夠進(jìn)行一般巖土爆破、井巷掘進(jìn)爆破和隧道施工爆破設(shè)計(jì)，以及煙囪、水塔等拆除爆破設(shè)計(jì)。

二、存在的問(wèn)題

（一）內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少

目前，主要的《爆破工程》教材主要內(nèi)容為：緒論、炸藥理論、爆破器材與起爆技術(shù)、巖土中爆炸的基本理論、地下工程爆破、露天工程爆破、拆除爆破技術(shù)、鉆孔方法和鉆孔機(jī)具、爆破安全。顯然，在教學(xué)大綱規(guī)定的32個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)，無(wú)法講授全部?jī)?nèi)容，造成后面章節(jié)（多為鉆孔方法和鉆孔機(jī)具、爆破安全）沒(méi)有時(shí)間講授。而爆破安全是爆破施工中尤為重要的環(huán)節(jié)，特別是現(xiàn)在城市復(fù)雜環(huán)境下的爆破是難點(diǎn)。

（二）教學(xué)內(nèi)容

土建類專業(yè)主要是利用炸藥爆炸破巖，解決實(shí)際工程問(wèn)題。教材中存在一些理論性較強(qiáng)、脫離工程實(shí)踐的內(nèi)容，教師講授時(shí)不可能都做到生動(dòng)形象，使學(xué)生們?nèi)狈εd趣。例如：在各版本教材中，炸藥理論均占有一定的篇幅。實(shí)際工程中，較多使用的是水膠炸藥和乳化炸藥系列，選擇余地小。因此，此類純理論的內(nèi)容可少講或不講，如炸藥熱化學(xué)參數(shù)的具體計(jì)算、炸藥的爆轟等。而工程實(shí)際密切的內(nèi)容可以多講，如露天巖土爆破、隧道施工爆破等。

（三）教學(xué)方法

教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，廣泛使用的多媒體教學(xué)與板書(shū)相結(jié)合已不能完全滿足教學(xué)要求。至于實(shí)驗(yàn)課，爆破工程因其材料的特殊性，實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)人人參與；而只能做一些簡(jiǎn)單、危險(xiǎn)性小的實(shí)驗(yàn)，如霍金遜效應(yīng)、爆破漏斗實(shí)驗(yàn)，其他的難以實(shí)現(xiàn)。

（四）爆破安全教育重視不足

爆破安全包括爆破工程的安全實(shí)施和爆破作用有害效應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境的影響兩部分。由于學(xué)時(shí)、重視不足等原因，在教學(xué)時(shí)此方面內(nèi)容較少涉及。加強(qiáng)爆破安全教育的重要性如下：

1．爆破工程事故層出不窮，每次都造成較大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，為爆破行業(yè)帶來(lái)了負(fù)面效應(yīng)，也增加了人們對(duì)爆破的恐懼心理，不利于爆破施工企業(yè)與爆區(qū)周圍居民的協(xié)調(diào)。爆破工程事故主要有：爆破器材使用不當(dāng)引起的事故、爆破施工過(guò)程管理不善造成的事故和爆破有害效應(yīng)引起的事故。

2．爆破有害效應(yīng)的控制或消除需要掌握其致災(zāi)原理、控制機(jī)理和方法。如爆破震動(dòng)，作為最常見(jiàn)的爆破有害效應(yīng)，在城市內(nèi)各種爆破時(shí)要求尤為嚴(yán)格，因?yàn)樯杂胁簧鳎^(guò)強(qiáng)的爆破震動(dòng)會(huì)造成周圍建（構(gòu)）筑物開(kāi)裂、倒塌，地下管線爆裂等嚴(yán)重災(zāi)害。爆破震動(dòng)的控制要求掌握爆破地震波的傳播規(guī)律，爆破震動(dòng)的監(jiān)測(cè)與分析等知識(shí)。在以地鐵為代表的城市地下工程中，爆破有害效應(yīng)的控制有著前所未有的重要。

三、教學(xué)內(nèi)容體系改革

（一）礦山建設(shè)方向礦山建設(shè)方向?qū)W生畢業(yè)后的主要就業(yè)崗位為各類礦山開(kāi)采、井巷工程掘進(jìn)施工、邊坡工程施工等，因此，其教學(xué)內(nèi)容主要為以下幾個(gè)方面：

1．爆破工程的基礎(chǔ)理論，包括炸藥基本理論、工業(yè)炸藥、起爆器材與起爆方法、爆破破巖機(jī)理等。重點(diǎn)是起爆方法（電雷管、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管等）中的各種起爆網(wǎng)絡(luò)和光面爆破、預(yù)裂爆破。

2．露天爆破，包括露天淺孔爆破、露天深孔爆破和硐室爆破等。主要講授露天臺(tái)階爆破和硐室爆破，并結(jié)合煤礦露天開(kāi)采爆破實(shí)例，如神華集團(tuán)黑岱溝露天礦。

3．地下工程爆破，包括井巷掘進(jìn)爆破、隧道掘進(jìn)爆破和地下采礦爆破。以井筒和巷道掘進(jìn)爆破、地下采礦爆破為主。

4．拆除爆破，包括煙囪、水塔等高聳構(gòu)筑物的拆除爆破，高大建筑物如各種樓房的拆除爆破，以及基礎(chǔ)、橋梁、冷卻塔等建（構(gòu)）筑物的拆除爆破。

5．爆破安全與管理，包括爆破安全管理，拒爆的處理，爆破工程事故案例（包含爆破器材、早爆和拒爆事故、爆破施工和爆破有害效應(yīng)等不同原因的事故案例），爆破有害效應(yīng)的形成機(jī)理與控制，爆破對(duì)環(huán)境的影響與控制等，如爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析，爆破損傷測(cè)等。

（二）巖土工程與城市地下空間工程方向這兩個(gè)專業(yè)方向的畢業(yè)生主要從事（地鐵）隧道工程、巖土工程方面的工作，除了爆破工程的基礎(chǔ)理論，主要教學(xué)內(nèi)容還包括：

1．露天爆破，包括露天淺孔爆破、露天深孔爆破、定向斷裂控制爆破以及基于光面爆破的護(hù)壁爆破技術(shù)等。以露天臺(tái)階爆破為主，案例如鬧市區(qū)深大基坑開(kāi)挖爆破，溝渠爆破開(kāi)挖等。

2．地下工程爆破，包括井巷掘進(jìn)爆破、隧道掘進(jìn)爆破和地下采礦爆破。以隧道掘進(jìn)爆破為主，結(jié)合隧道掘進(jìn)施工、樁井爆破施工等工程案例。

3．拆除爆破，包括煙囪、水塔等高聳構(gòu)筑物的拆除爆破，高大建筑物如各種樓房的拆除爆破，以及基礎(chǔ)、橋梁、冷卻塔等建（構(gòu)）筑物的拆除爆破。

4．特殊控制爆破，主要包括特殊環(huán)境爆破施工（含瓦斯區(qū)域，臨近特殊物體如油庫(kù)和天然氣庫(kù)、輸油輸氣管道旁邊的控制爆破，危巖體處理爆破等），爆炸擠淤，凍土爆破，爆炸處理軟基，爆炸成型和爆炸焊接，爆破成井，水壓爆破，靜態(tài)破碎等。

5．爆破安全與管理，主要包括爆破安全管理、安全評(píng)價(jià)，拒爆的處理，城鎮(zhèn)及復(fù)雜環(huán)境巖土爆破中的安全技術(shù)，爆破工程事故案例，爆破有害效應(yīng)控制等。

（三）道路與橋梁工程方向

該專業(yè)方向?qū)W生畢業(yè)后主要從事交通工程如公路、鐵路、隧道等方面的工作，其中，路塹開(kāi)挖、橋梁樁基、隧道等都涉及爆破工程。除了爆破工程的基礎(chǔ)理論，主要教學(xué)內(nèi)容還包括：

1．露天爆破，主要有路塹開(kāi)挖爆破，如臺(tái)階爆破、光面爆破，預(yù)裂爆破，硐室爆破，采石爆破，危（舊）橋梁拆除爆破等。

2．地下工程爆破，包括井巷掘進(jìn)爆破、隧道掘進(jìn)爆破。以隧道掘進(jìn)爆破、橋梁樁井開(kāi)挖爆破為主。

3．特殊控制爆破，主要包括特殊環(huán)境爆破施工（含瓦斯區(qū)域，臨近特殊物體如油庫(kù)和天然氣庫(kù)、輸油輸氣管道旁邊的控制爆破，危巖體處理爆破等），爆炸擠淤，凍土爆破，爆炸處理軟基，爆破成井，水壓爆破，靜態(tài)破碎等。

4．爆破安全與管理，各類交通工程建設(shè)過(guò)程中，可能有部分爆破工程周圍存在人口密集的居住區(qū)或重要的建（構(gòu)）筑物，故在此類工程進(jìn)行時(shí)，同樣要加強(qiáng)爆破安全管理，進(jìn)行爆破有害效應(yīng)如爆破震動(dòng)、飛石、沖擊波等的監(jiān)測(cè)與控制。因此，進(jìn)行爆破安全與管理方面的教育是十分必要的。在針對(duì)專業(yè)方向改革教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，教學(xué)過(guò)程中要充分利用多媒體教學(xué)信息量大的特點(diǎn)，結(jié)合科研和實(shí)際工程進(jìn)行講授，通過(guò)錄像和照片對(duì)實(shí)際工程爆破進(jìn)行剖析，以大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而改變教學(xué)過(guò)程由教師單方灌輸為學(xué)生主動(dòng)探索學(xué)習(xí)，這更有利于學(xué)生理解和掌握專業(yè)知識(shí)，并進(jìn)行爆破方案和參數(shù)的設(shè)計(jì)。

四、結(jié)語(yǔ)

工程爆破的基本方法范文第2篇

摘 要：為了提高開(kāi)挖邊坡的工程質(zhì)量，避免或者消弱開(kāi)挖爆破對(duì)圍巖的破壞作用，最佳方案就是采用光面爆破和預(yù)裂爆破等弱擾動(dòng)爆破技術(shù)。為此，本文以浙贛線電化提速工程第七標(biāo)段DIK119+150～DIK119+350裁彎取直段路塹工程為背景，進(jìn)行光面爆破開(kāi)挖試驗(yàn)，提出了在當(dāng)前工藝條件下光面爆破合理施工工藝，以滿足高標(biāo)準(zhǔn)鐵路的高質(zhì)量邊坡開(kāi)挖工程要求。

關(guān)鍵詞：路塹邊坡；光面爆破；施工工藝

關(guān)鍵詞：路塹邊坡；光面爆破；施工工藝

Abstract: In this paper, the Zhejiang-Jiangxi Electrochemical speed engineering the seventh tenders DIK119 to +150 ~ +350 DIK119 cutting the bends straight section of road cutting engineering as the background, to take the smooth blasting excavation test, point out smooth blasting reasonable construction technology in the current process conditions, to meet the high standards of railway high-quality slope excavation.Key words: cutting slope; smooth blasting; construction process

Abstract: In this paper, the Zhejiang-Jiangxi Electrochemical speed engineering the seventh tenders DIK119 to +150 ~ +350 DIK119 cutting the bends straight section of road cutting engineering as the background, to take the smooth blasting excavation test, point out smooth blasting reasonable construction technology in the current process conditions, to meet the high standards of railway high-quality slope excavation.Key words: cutting slope; smooth blasting; construction process

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1、工程概況

1、工程概況

浙贛線電化提速工程第七標(biāo)段位于浙江義烏市后宅鎮(zhèn)，系原有鐵路的裁彎取直段，施工過(guò)程對(duì)既有鐵路沒(méi)有影響，故該標(biāo)段施工條件等同于新線建設(shè)。其中DIK119+150～DIK119+350段的雙線路塹石方邊坡總長(zhǎng)度為613m，路塹上部開(kāi)槽寬度為34－48m，底寬20m左右，最大挖深為32m，需要采用弱擾動(dòng)光面爆破法施工。

浙贛線電化提速工程第七標(biāo)段位于浙江義烏市后宅鎮(zhèn)，系原有鐵路的裁彎取直段，施工過(guò)程對(duì)既有鐵路沒(méi)有影響，故該標(biāo)段施工條件等同于新線建設(shè)。其中DIK119+150～DIK119+350段的雙線路塹石方邊坡總長(zhǎng)度為613m，路塹上部開(kāi)槽寬度為34－48m，底寬20m左右，最大挖深為32m，需要采用弱擾動(dòng)光面爆破法施工。

為使試驗(yàn)具有代表性和普適性，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，深孔光面爆破試驗(yàn)于2004年夏在DIK119+150~DIK119+350內(nèi)只進(jìn)行了200m，最大挖深30m，分2個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖。上臺(tái)階高10m，巖體較風(fēng)化，坡度為1:0.75;下臺(tái)階高20m，巖體為弱風(fēng)化，坡度為1:0. 5，如圖1－1。

為使試驗(yàn)具有代表性和普適性，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，深孔光面爆破試驗(yàn)于2004年夏在DIK119+150~DIK119+350內(nèi)只進(jìn)行了200m，最大挖深30m，分2個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖。上臺(tái)階高10m，巖體較風(fēng)化，坡度為1:0.75;下臺(tái)階高20m，巖體為弱風(fēng)化，坡度為1:0. 5，如圖1－1。

2、鉆孔施工

2、鉆孔施工

2.1鉆孔前的施工準(zhǔn)備

2.1鉆孔前的施工準(zhǔn)備

2.1.1邊坡測(cè)量放線

2.1.1邊坡測(cè)量放線

施工前要嚴(yán)格做好測(cè)量放線工作。邊坡測(cè)量應(yīng)分兩次進(jìn)行，第一次測(cè)量主要為鉆機(jī)操作的平臺(tái)定位，在鉆機(jī)平臺(tái)修好后，進(jìn)行第二次定位測(cè)量。其測(cè)量方法可以用全站儀一次完成，邊樁點(diǎn)10m設(shè)一個(gè)，邊樁點(diǎn)連線為鉆孔輪廓線。

施工前要嚴(yán)格做好測(cè)量放線工作。邊坡測(cè)量應(yīng)分兩次進(jìn)行，第一次測(cè)量主要為鉆機(jī)操作的平臺(tái)定位，在鉆機(jī)平臺(tái)修好后，進(jìn)行第二次定位測(cè)量。其測(cè)量方法可以用全站儀一次完成，邊樁點(diǎn)10m設(shè)一個(gè)，邊樁點(diǎn)連線為鉆孔輪廓線。

2.1.2鉆機(jī)平臺(tái)修建

2.1.2鉆機(jī)平臺(tái)修建

鉆機(jī)平臺(tái)是鉆機(jī)移位和架設(shè)的場(chǎng)地。鉆機(jī)平臺(tái)原則是越寬越好，一般根據(jù)鉆孔機(jī)械類型而確定，但最小不要小于1.5m。平臺(tái)應(yīng)盡量做到橫向平整，縱向平緩。

鉆機(jī)平臺(tái)是鉆機(jī)移位和架設(shè)的場(chǎng)地。鉆機(jī)平臺(tái)原則是越寬越好，一般根據(jù)鉆孔機(jī)械類型而確定，但最小不要小于1.5m。平臺(tái)應(yīng)盡量做到橫向平整，縱向平緩。

2.2鉆機(jī)對(duì)位

2.2鉆機(jī)對(duì)位

為了提高鉆孔水平，在總結(jié)大量施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出必須按“對(duì)位準(zhǔn)、方向正、角度精”三要點(diǎn)安裝架設(shè)鉆機(jī)。

為了提高鉆孔水平，在總結(jié)大量施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出必須按“對(duì)位準(zhǔn)、方向正、角度精”三要點(diǎn)安裝架設(shè)鉆機(jī)。

鉆機(jī)對(duì)位要準(zhǔn)：為了保證鉆機(jī)在同一水平面上對(duì)位開(kāi)孔，在鉆機(jī)平臺(tái)上利用鋼管作為鉆機(jī)移動(dòng)的軌道。鋼管一般架設(shè)在邊坡線外30cm處，連接并固定墊實(shí)，再根據(jù)設(shè)計(jì)的孔距用油漆在鋼管上標(biāo)明孔位，以保證對(duì)位準(zhǔn)確。

鉆機(jī)對(duì)位要準(zhǔn)：為了保證鉆機(jī)在同一水平面上對(duì)位開(kāi)孔，在鉆機(jī)平臺(tái)上利用鋼管作為鉆機(jī)移動(dòng)的軌道。鋼管一般架設(shè)在邊坡線外30cm處，連接并固定墊實(shí)，再根據(jù)設(shè)計(jì)的孔距用油漆在鋼管上標(biāo)明孔位，以保證對(duì)位準(zhǔn)確。

鉆孔方向要正：鉆孔方向正就是要使炮孔垂直于邊坡線，并保證相鄰炮孔相互平行并處在同一坡上。一般做法是沿邊坡開(kāi)挖線拉一條測(cè)線，量測(cè)機(jī)架兩側(cè)至測(cè)線距離相等時(shí)，則鉆機(jī)沒(méi)有發(fā)生扭曲現(xiàn)象。同時(shí)還應(yīng)注意，由于邊坡高低不平，為了機(jī)身不傾斜，在機(jī)架頂部焊接20cm角鋼或者半圓鋼，并將其墊平以保證方向正確。

鉆孔方向要正：鉆孔方向正就是要使炮孔垂直于邊坡線，并保證相鄰炮孔相互平行并處在同一坡上。一般做法是沿邊坡開(kāi)挖線拉一條測(cè)線，量測(cè)機(jī)架兩側(cè)至測(cè)線距離相等時(shí)，則鉆機(jī)沒(méi)有發(fā)生扭曲現(xiàn)象。同時(shí)還應(yīng)注意，由于邊坡高低不平，為了機(jī)身不傾斜，在機(jī)架頂部焊接20cm角鋼或者半圓鋼，并將其墊平以保證方向正確。

鉆孔角度要精：鉆孔角度是爆破坡面平整、光滑的保證。一般的做法是在鉆機(jī)機(jī)架上吊一垂線，以標(biāo)準(zhǔn)角尺調(diào)整鉆孔角度。

鉆孔角度要精：鉆孔角度是爆破坡面平整、光滑的保證。一般的做法是在鉆機(jī)機(jī)架上吊一垂線，以標(biāo)準(zhǔn)角尺調(diào)整鉆孔角度。

2.3鉆機(jī)工藝

2.3鉆機(jī)工藝

鉆機(jī)作業(yè)的基本要求：必須熟悉巖石性質(zhì)，摸清不同巖層的鑿巖規(guī)律。

鉆機(jī)作業(yè)的基本要求：必須熟悉巖石性質(zhì)，摸清不同巖層的鑿巖規(guī)律。

鑿巖的基本要領(lǐng)：孔口要完整，孔壁要光滑，濕式鑿巖時(shí)要調(diào)整好水量，掌握好巖漿濃度，保證排渣順利。

鑿巖的基本要領(lǐng)：孔口要完整，孔壁要光滑，濕式鑿巖時(shí)要調(diào)整好水量，掌握好巖漿濃度，保證排渣順利。

鑿巖的基本操作方法：鉆孔開(kāi)孔時(shí)不加壓，利用自重打出眼窩后再加壓鉆孔。在鉆孔過(guò)程中，軟巖慢打，硬巖快打。

鑿巖的基本操作方法：鉆孔開(kāi)孔時(shí)不加壓，利用自重打出眼窩后再加壓鉆孔。在鉆孔過(guò)程中，軟巖慢打，硬巖快打。

3、裝藥和堵塞施工工藝

3、裝藥和堵塞施工工藝

嚴(yán)格做好藥包、藥串加工，裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)和堵塞質(zhì)量均需符合設(shè)計(jì)要求，這是搞好光面、預(yù)裂爆破的重要技術(shù)措施。

嚴(yán)格做好藥包、藥串加工，裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)和堵塞質(zhì)量均需符合設(shè)計(jì)要求，這是搞好光面、預(yù)裂爆破的重要技術(shù)措施。

3.1裝藥結(jié)構(gòu)

3.1裝藥結(jié)構(gòu)

光面預(yù)裂爆破的裝藥結(jié)構(gòu)能使其爆破后達(dá)到理想的爆破效果，即形成一個(gè)光滑平整的壁面。常采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，徑向不耦合系數(shù)k＝D/d(孔徑/藥徑)，通常取2～5。

光面預(yù)裂爆破的裝藥結(jié)構(gòu)能使其爆破后達(dá)到理想的爆破效果，即形成一個(gè)光滑平整的壁面。常采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，徑向不耦合系數(shù)k＝D/d(孔徑/藥徑)，通常取2～5。

3.2裝藥與堵塞

3.2裝藥與堵塞

一般采用人工裝藥。裝藥前要將孔內(nèi)殘?jiān)痛嫠蹈蓛?，有水的孔要使用防水炸藥。為了使炸藥爆炸時(shí)能獲得良好的不耦合效應(yīng)，盡量將藥柱（或者藥卷串）置于炮孔的中心。為達(dá)到此目的，可采用一種塑料制的膨脹聯(lián)結(jié)套（稱居中器）將藥卷串固定在炮孔中央。炸藥裝填好后，孔口的不裝藥段應(yīng)使用巖粉或干沙等松散材料堵塞。目的，可采用一種塑料制的膨脹聯(lián)結(jié)套（稱居中器）將藥卷串固定在炮孔中央。炸藥裝填好后，孔口的不裝藥段應(yīng)使用巖粉或干沙等松散材料堵塞。

4、起爆網(wǎng)路

4、起爆網(wǎng)路

起爆網(wǎng)路是爆破成敗的關(guān)鍵，因此必須做好設(shè)計(jì)和施工工作。

起爆網(wǎng)路是爆破成敗的關(guān)鍵，因此必須做好設(shè)計(jì)和施工工作。

主炮孔為導(dǎo)爆管毫秒雷管，邊坡孔為導(dǎo)爆索接力傳遞，采用復(fù)式交叉網(wǎng)路。傳爆順序?yàn)椋?/p>

主炮孔為導(dǎo)爆管毫秒雷管，邊坡孔為導(dǎo)爆索接力傳遞，采用復(fù)式交叉網(wǎng)路。傳爆順序?yàn)椋?/p>

導(dǎo)爆索連接起爆，連接方法如圖4－1

導(dǎo)爆索連接起爆，連接方法如圖4－1

圖4－1 預(yù)裂爆破起爆網(wǎng)路連接示意圖

圖4－1 預(yù)裂爆破起爆網(wǎng)路連接示意圖

在連接起爆網(wǎng)路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

在連接起爆網(wǎng)路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

主炮孔下部雷管反向安置在底部，以避免產(chǎn)生瞎炮和殘留藥。

主炮孔下部雷管反向安置在底部，以避免產(chǎn)生瞎炮和殘留藥。

孔內(nèi)引出導(dǎo)爆索與地面導(dǎo)爆索主線連接時(shí)，應(yīng)注意連接方向必須端頭朝向引爆雷管，且其綁接長(zhǎng)度不少于20cm。

孔內(nèi)引出導(dǎo)爆索與地面導(dǎo)爆索主線連接時(shí)，應(yīng)注意連接方向必須端頭朝向引爆雷管，且其綁接長(zhǎng)度不少于20cm。

當(dāng)光面、預(yù)裂爆破規(guī)模較大時(shí)，為了減輕爆破過(guò)程中的振動(dòng)影響，可以使用分段爆破。在同一時(shí)段內(nèi)采用導(dǎo)爆索起爆，各段之間分別用毫秒電雷管引爆，每一段可以接5～10孔。

當(dāng)光面、預(yù)裂爆破規(guī)模較大時(shí)，為了減輕爆破過(guò)程中的振動(dòng)影響，可以使用分段爆破。在同一時(shí)段內(nèi)采用導(dǎo)爆索起爆，各段之間分別用毫秒電雷管引爆，每一段可以接5～10孔。

若單獨(dú)起爆可用電、非電或者火雷管；若于主體爆破同時(shí)施爆則必須使用符合設(shè)計(jì)要求的相應(yīng)段數(shù)的電或者非電毫秒雷管。

若單獨(dú)起爆可用電、非電或者火雷管；若于主體爆破同時(shí)施爆則必須使用符合設(shè)計(jì)要求的相應(yīng)段數(shù)的電或者非電毫秒雷管。

5、安全措施

5、安全措施

5.1 爆破安全設(shè)計(jì)

5.1 爆破安全設(shè)計(jì)

5.1.1 爆破振動(dòng)安全設(shè)計(jì)

5.1.1 爆破振動(dòng)安全設(shè)計(jì)

按照爆破安全規(guī)程（GB6722-2003），爆破地震控制以地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為安全依據(jù)：

按照爆破安全規(guī)程（GB6722-2003），爆破地震控制以地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為安全依據(jù)：

式中：

式中：

V——地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度（cm/s）；

V——地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度（cm/s）；

Q——一次起爆的最大炸藥量（kg）；

Q——一次起爆的最大炸藥量（kg）；

K——與地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)；

K——與地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)；

——地震波衰減系數(shù)；

——地震波衰減系數(shù)；

R——建筑物距爆破中心距離（m）。

R——建筑物距爆破中心距離（m）。

根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，本次試驗(yàn)取值K＝150，＝1.5。

根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，本次試驗(yàn)取值K＝150，＝1.5。

當(dāng)最大單響藥量為90kg時(shí)200m外的村莊最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度小于0.5cm/s。

當(dāng)最大單響藥量為90kg時(shí)200m外的村莊最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度小于0.5cm/s。

5.1.2 飛石安全距離設(shè)計(jì)

5.1.2 飛石安全距離設(shè)計(jì)

按照爆破安全規(guī)程，爆破時(shí)為了防治飛石的安全距離設(shè)為300m。

按照爆破安全規(guī)程，爆破時(shí)為了防治飛石的安全距離設(shè)為300m。

5.1.3 空氣沖擊波的安全距離設(shè)計(jì)

5.1.3 空氣沖擊波的安全距離設(shè)計(jì)

臨空面位于山谷內(nèi)，山谷出口方向2km無(wú)人居住，山背側(cè)影響很小，現(xiàn)場(chǎng)可以設(shè)在300m處設(shè)置警戒線。

臨空面位于山谷內(nèi)，山谷出口方向2km無(wú)人居住，山背側(cè)影響很小，現(xiàn)場(chǎng)可以設(shè)在300m處設(shè)置警戒線。

縱上所述經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，每次爆破在300m處設(shè)置警戒線，可以滿足安全要求。

縱上所述經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，每次爆破在300m處設(shè)置警戒線，可以滿足安全要求。

5.2安全措施

5.2安全措施

無(wú)論在何種情況下，都應(yīng)保證設(shè)計(jì)所要求的堵塞長(zhǎng)度。堵塞段內(nèi)均采用粘土摻巖粉的方式充填密實(shí)。在靠近居民區(qū)、通訊線、高壓線等重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域，必須采用橡膠墊覆蓋炮孔。對(duì)有水孔堵塞時(shí)，不能充填含水量高的粘土和巖粉，而應(yīng)用干巖粉充填搗實(shí)。嚴(yán)格按照爆破安全規(guī)程有關(guān)規(guī)定施工。

無(wú)論在何種情況下，都應(yīng)保證設(shè)計(jì)所要求的堵塞長(zhǎng)度。堵塞段內(nèi)均采用粘土摻巖粉的方式充填密實(shí)。在靠近居民區(qū)、通訊線、高壓線等重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域，必須采用橡膠墊覆蓋炮孔。對(duì)有水孔堵塞時(shí)，不能充填含水量高的粘土和巖粉，而應(yīng)用干巖粉充填搗實(shí)。嚴(yán)格按照爆破安全規(guī)程有關(guān)規(guī)定施工。

6、 試驗(yàn)效果及小結(jié)

6、 試驗(yàn)效果及小結(jié)

在浙贛線電化提速工程DIK119+150～DIK119+350工點(diǎn)路塹光面爆破試驗(yàn)中，按照光面爆破工藝流程來(lái)進(jìn)行施工試驗(yàn)，得到了很好的光面效果。爆破開(kāi)挖后試驗(yàn)段的路塹邊坡一次成型，坡面平整、美觀，半孔率達(dá)到95％左右，如下圖。

在浙贛線電化提速工程DIK119+150～DIK119+350工點(diǎn)路塹光面爆破試驗(yàn)中，按照光面爆破工藝流程來(lái)進(jìn)行施工試驗(yàn)，得到了很好的光面效果。爆破開(kāi)挖后試驗(yàn)段的路塹邊坡一次成型，坡面平整、美觀，半孔率達(dá)到95％左右，如下圖。

參考文獻(xiàn)：

參考文獻(xiàn)：

張繼春 等. 工程控制爆破. 成都:西南交通大學(xué)出版社. 2001

張繼春 等. 工程控制爆破. 成都:西南交通大學(xué)出版社. 2001

張志毅 王中黔. 交通土建工程爆破工程師手冊(cè). 北京：人民交通出版社. 2002

張志毅 王中黔. 交通土建工程爆破工程師手冊(cè). 北京：人民交通出版社. 2002

馮叔瑜 馬乃耀. 爆破工程. 北京：中國(guó)鐵道出版社. 1980

馮叔瑜 馬乃耀. 爆破工程. 北京：中國(guó)鐵道出版社. 1980

張電吉. 爆破震動(dòng)對(duì)邊坡影響的分析與研究. 爆破. 1993.2

張電吉. 爆破震動(dòng)對(duì)邊坡影響的分析與研究. 爆破. 1993.2

戴俊. 巖石動(dòng)力學(xué)特性與爆破理論. 北京：冶金工業(yè)出版社，2002. 05

戴俊. 巖石動(dòng)力學(xué)特性與爆破理論. 北京：冶金工業(yè)出版社，2002. 05

蔡福廣. 光面爆破新技術(shù). 北京：中國(guó)鐵道出版社,1994.

蔡福廣. 光面爆破新技術(shù). 北京：中國(guó)鐵道出版社,1994.

劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè).北京:冶金工業(yè)出版社，1999.

劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè).北京:冶金工業(yè)出版社，1999.

GB6722-2003,爆破安全規(guī)程. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

GB6722-2003,爆破安全規(guī)程. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。

工程爆破的基本方法范文第3篇

[關(guān)鍵詞]淺孔爆破技術(shù) 極薄礦體 調(diào)整爆破參數(shù)

[中圖分類號(hào)] P578.2+5 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-3-323-2

0前言

由于大村礦床的礦體為極薄礦體。依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐及采礦實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在開(kāi)采時(shí)選擇只開(kāi)采礦層部分不開(kāi)采頂?shù)装鍑鷰r的采礦方法，才最終能夠降低損失率、貧化率保證供礦品質(zhì)的方法。但是，既要保證品質(zhì)又要提高生產(chǎn)效率，就必須在爆破技術(shù)上不斷的摸索，最終找到一條可行的出路，才能實(shí)現(xiàn)公司的長(zhǎng)期盈利，也才能使桂花公司帶來(lái)生存與發(fā)展的機(jī)會(huì)。

1淺孔爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)

1.1爆破地質(zhì)條件

桂花大村礦床為層狀面型礦床，在礦石的垂直產(chǎn)出中，分為上、中、下三層，從上至下依次為頁(yè)巖、礫巖、砂巖，三種類型的礦石在礦體中無(wú)明顯的分界線，礦體連續(xù)性好，礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀一致。礦體平均厚度約為0.59m，松散系數(shù)1.6，礦石硬度系數(shù)f=8～14，圍巖硬度系數(shù)f斑巖=8～14 、f泥=3～5，頂、底板圍巖穩(wěn)固。地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，斷裂及次一級(jí)褶皺不多，一般規(guī)模小，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

1.2孔網(wǎng)參數(shù)的確定

（1）炮孔直徑及藥卷直徑。桂花公司目前所使用的鉆頭直徑基本為42mm，藥卷直徑為32mm（硝銨炸藥）。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)爆破效果的總結(jié)，因?yàn)榈V層較薄，爆破時(shí)對(duì)頂、底板圍巖的破壞都相對(duì)比較大，爆破空區(qū)高度還是難以順利控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

通過(guò)這些現(xiàn)象的分析表明，除部分區(qū)域內(nèi)的巖石可爆性有所復(fù)雜外，主要是需要在炮孔直徑及藥卷直徑上找原因。

依據(jù)“巖石爆破理論”中的“巖石內(nèi)部作用分析”可得出，藥包在無(wú)限巖體內(nèi)爆炸作用后，會(huì)引起巖體產(chǎn)生不同程度的破壞，可分為近區(qū)、中區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)三個(gè)部分。其中，中區(qū)（破裂區(qū)）是工程爆破中礦巖破碎的主要區(qū)域。破裂區(qū)破壞范圍為（8―150）R0的區(qū)域（R0為藥包半徑）。在相同性質(zhì)的礦巖中藥包半徑越小破裂區(qū)域越小。

因此，在對(duì)大村礦床極薄礦體的爆破中，若要降低空區(qū)高度，減小對(duì)頂、底板圍巖的破壞。就應(yīng)當(dāng)使用小鉆頭打小孔徑的炮孔，同時(shí)使用小直徑的藥卷。建議藥卷直徑采用25―28，mm的小直徑藥卷，炮孔直徑施工成30―35mm的小孔徑炮孔。

（2）抵抗線W。結(jié)合大村礦床極薄礦體爆破地質(zhì)條件，及現(xiàn)場(chǎng)爆破效果經(jīng)驗(yàn)可總結(jié)出：W=（10―20）d，式中：d―鉆頭直徑，29--34mm；或W=（0.2―0.25）L，L―炮孔平均深度，1.5―2.5m。

（3）孔間距和排間距。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的總結(jié)，對(duì)極薄礦體的爆破應(yīng)當(dāng)是，排間距基本等于布孔位置處的礦體厚度，孔間距可略小于排間距，且兩者相差一般不超過(guò)10--20cm；孔間距a=0.3―0.5m；排間距b=0.35―0.6m，在爆破時(shí)，對(duì)排間距與孔間距的靈活調(diào)整，才能最終降低采空區(qū)高度。

1.3炸藥單耗的確定

炸藥單耗與巖石的硬度普氏系數(shù)、斷層控制狀況及裂隙發(fā)育情況有關(guān)，主要取經(jīng)驗(yàn)值，且根據(jù)巖石風(fēng)化程度薄弱面分布情況來(lái)調(diào)整。

因?yàn)樯皫r礦石硬度系數(shù)為f=8～14，頁(yè)巖礦石f=3～5。因此，通過(guò)查表1-1可得，砂巖礦炮孔炸藥單耗約為1.0―2.5/kg?m-3；頁(yè)巖礦炮孔炸藥單耗約為0.26―1.0/kg?m-3。

2大村礦床極薄礦體內(nèi)布置眼孔的最佳方式

2.1淺孔爆破中炮孔排列的原則及炮孔排列的三種方法

炮孔排列的原則是：盡量使炮孔排間距等于最小抵抗線W；排與排之間盡量錯(cuò)開(kāi)使其分布均勻，讓每孔負(fù)擔(dān)的破巖范圍基本相等，以保證礦塊均勻；多用水平或上向孔，以便鑿巖；炮孔方向盡量與自由面平行。

淺孔爆破中，炮孔排列一般有三種不同的方法：①平行排列；②之字形排列；③梅花形排列。

2.2適合于大村礦床極薄礦體的炮孔排列的方法

按照礦體厚度分類，厚度在0.8m以下的稱之為極薄礦體。在回采時(shí)，如果只考慮回采礦層不回采頂?shù)装鍙U石，我們?cè)诖蜓鄄伎讜r(shí)就必須要求把眼孔布置在礦體內(nèi)。因此，對(duì)打眼位置，布眼形式等都有比較高的要求。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，適合于大村礦床極薄礦體的眼孔布置方式主要為梅花形布眼。簡(jiǎn)言之，就是單、雙眼交錯(cuò)布置，布置一排雙眼后，又布置一排單眼，并依次輪回。要求單眼布置在礦體的正中間，雙眼也必須布置在礦內(nèi)，雙眼的頂眼和底眼都必須分別距離礦體頂?shù)装褰缇€5―10cm以上?；咀裱岸啻蜓凵傺b藥”的原則。（如圖1）

3炮孔裝藥量計(jì)算

3.1頂眼裝藥量計(jì)算

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦體情況，雙眼中的頂眼一般情況下布置在泥質(zhì)頁(yè)巖的礦層里面。而泥質(zhì)頁(yè)巖礦炮孔炸藥單耗約為0.26―1.0/kg？m-3；若炮孔深度為1.5m，炮孔直徑為35mm，炸藥單耗取中值0.63/kg？m-3時(shí)，裝藥量為363.5g/孔，若按200g/筒藥來(lái)計(jì)算，大約裝2筒/孔的藥量。

3.2底眼裝藥量計(jì)算

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦體情況，雙眼中的底眼一般情況下布置在砂巖礦里面。砂巖礦炮孔炸藥單耗約為1.0―2.5/kg? m-3；若炮孔深度為1.5m，炮孔直徑為35mm，炸藥單耗取中值1.75/kg?m-3時(shí)，裝藥量為1009.7g/孔，若按200g/筒藥來(lái)計(jì)算，大約裝5筒/孔的藥量。

3.3單眼裝藥量計(jì)算

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的礦體情況，單眼布置在礦體的中間，基本位于砂巖礦與頁(yè)巖礦的交界處的礫巖中。但是從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，礫巖礦層的厚度極薄，因此在爆破時(shí)，基本只考慮砂巖礦與頁(yè)巖礦的硬度系數(shù)問(wèn)題。因此，單眼的裝藥量應(yīng)當(dāng)基本等于雙眼的總裝藥量，或是略有偏大。

3.4起爆方式

起爆方式采用非電系統(tǒng)秒延期導(dǎo)爆管雷管起爆，近自由面處先起爆，遠(yuǎn)自由面處后起爆，每個(gè)段別雷管只起爆一排炮孔，兩個(gè)雙眼為同一個(gè)段別，單眼為另一個(gè)段別。網(wǎng)路連接形式采用簇式并聯(lián)或分簇式并聯(lián)，起爆網(wǎng)路連線如圖2所示。

4爆破對(duì)采空區(qū)頂、底板圍巖的影響分析

4.1爆破對(duì)頂板圍巖的影響分析

大村礦床頂板圍巖為泥質(zhì)頁(yè)巖，層狀面型結(jié)構(gòu)層理面比較明顯，且礦體頂板附近有一層直接頂，直接頂與礦體的關(guān)系為，直接頂與礦石的總厚度為1.0-1.2m，兩者處在一種動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系中，當(dāng)?shù)V體變厚時(shí)，直接頂變薄，當(dāng)?shù)V體變薄時(shí)，直接頂變厚。例如：礦體有0.4―0.6m厚時(shí)，直接頂有0.6―0.8m厚，反之亦然。

因此，在爆破時(shí)必須考慮直接頂會(huì)跨落，導(dǎo)致安全威脅及礦石的損失貧化等問(wèn)題。由此要求整個(gè)眼孔必須施工在礦體內(nèi)，對(duì)眼孔的坡度、角度等施工要素必須嚴(yán)格控制。就必須要求操作者具備很高的操作技能，特別是炮孔必須與頂板圍巖的層面平行，打眼時(shí)才不挑著頂板圍巖，才能保證直接頂不會(huì)垮落。

4.2爆破對(duì)底板圍巖的影響分析

大村礦床底板圍巖為中細(xì)粒砂巖，一般情況底板圍巖較為穩(wěn)固，但是節(jié)理裂隙還是比較發(fā)育。在爆破時(shí)也不宜破壞底板圍巖，如果在打眼施工時(shí)，把眼孔施工底板廢石里面。爆破后就會(huì)使底板圍巖變得比較松散，如果用電耙等設(shè)備進(jìn)采空區(qū)里面出礦石的話，就會(huì)使二次貧化等問(wèn)題變得嚴(yán)重，也給礦、廢的人工分選勞動(dòng)強(qiáng)度加大，同時(shí)，礦石品質(zhì)降低都的幅度較大。

5結(jié)論

研究大村礦床極薄礦體爆破技術(shù)的課題是難題中的難題。但是實(shí)踐證明，通過(guò)調(diào)整相關(guān)的爆破參數(shù)和眼孔直徑、藥卷直徑；以及，通過(guò)提高操作技能嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)操作，遵循不打廢石眼的原則；是可以達(dá)到預(yù)期的爆破效果的。

因此，只要在采礦爆破技術(shù)上能夠有所突破，能把最終采空區(qū)高度降到了極限，最終降低了損失率、貧化率，提高了生產(chǎn)效率及供礦品質(zhì)。桂花公司不但能夠解決生存與發(fā)展的問(wèn)題，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期的盈利。

參考文獻(xiàn)

[1]《云南省大姚桂花銅選冶有限公司大村銅礦資源現(xiàn)狀核查報(bào)告》云南楚雄思遠(yuǎn)投資有限公司礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)部，2012.

[2]《爆破工程》，張?jiān)迄i，冶金工業(yè)出版社，2011.

[3]《工程爆破》，翁春林，葉加冕，冶金工業(yè)出版社，2004.

[4]《桂花大村塔包谷么礦段開(kāi)發(fā)工程、可行性研究報(bào)告》昆明有色冶金設(shè)計(jì)院，2008.

工程爆破的基本方法范文第4篇

[關(guān)鍵詞] 公路隧道施工工法合理性選擇

0前言

在隧道施工中首先對(duì)圍巖的自承能力進(jìn)行分析，然后進(jìn)行開(kāi)挖方法、預(yù)加固措施、支護(hù)方法的確定。“充分發(fā)揮圍巖自承能力”是工程建設(shè)所期望的。為了發(fā)揮圍巖自承能力，“基本維持圍巖的原始狀態(tài)”是基礎(chǔ)，如何確定合理的隧道施工方案，才能達(dá)到有效地維持圍巖的原始狀態(tài)，就成為隧道工程建設(shè)所關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

由于目前的隧道施工法較多，各種施工工法的表面存在差異性，如何抓住問(wèn)題的本質(zhì)，提出具有普遍適用性的隧道施工方案，進(jìn)行合理性判別，將有利于指導(dǎo)隧道工程的建設(shè)。

1圍巖自承能力分析

圍巖的自承能力來(lái)源于圍巖自身強(qiáng)度。施工前巖體處于三維地應(yīng)力狀態(tài)，隧道施工后，在巖土體中形成新的空間，導(dǎo)致隧道周邊巖土體失去原有的支撐，徑向應(yīng)力降低。圍巖向隧道洞內(nèi)移動(dòng)，徑向應(yīng)力降低；切向應(yīng)力隨圍巖初始應(yīng)力狀態(tài)的不同，出現(xiàn)應(yīng)力升高，或出現(xiàn)應(yīng)力分異而局部壓應(yīng)力集中及局部可能出現(xiàn)拉應(yīng)力?？傊?，隧道開(kāi)挖導(dǎo)致圍巖應(yīng)力狀態(tài)趨于惡化。圍巖穩(wěn)定性是圍巖強(qiáng)度與二次應(yīng)力一對(duì)矛盾比較的結(jié)果。當(dāng)圍巖自身強(qiáng)度高于二次應(yīng)力，圍巖是能夠穩(wěn)定的，因此圍巖的自承能力大小取決于圍巖強(qiáng)度的高低。此處的圍巖強(qiáng)度不是指圍巖中巖石塊體的強(qiáng)度，而是包含了結(jié)構(gòu)面分布與性質(zhì)、巖石塊體（結(jié)構(gòu)體）強(qiáng)度和工程因素等多方面影響的綜合指標(biāo)。隧道工程中不支護(hù)而長(zhǎng)期穩(wěn)定的實(shí)例則證明了圍巖的自承能力，我國(guó)西北地區(qū)的窯洞就是一個(gè)顯見(jiàn)的例證。

如果圍巖強(qiáng)度低于二次應(yīng)力圍巖則發(fā)生破壞，破壞由表面向深處發(fā)展，圍巖內(nèi)應(yīng)力不斷調(diào)整，破壞不斷發(fā)展，在圍巖內(nèi)形成三個(gè)區(qū)，由圍巖表面向深部依次是塑性軟化區(qū)、塑性強(qiáng)化區(qū)和彈性區(qū)，如圖1所示。

三個(gè)區(qū)的巖體處于不同的變形階段，塑性軟化區(qū)圍巖處于峰值后變形階段，即塑性軟化變形階段，塑性強(qiáng)化區(qū)圍巖處于峰值前的塑性變形階段，即塑性強(qiáng)化階段，彈性區(qū)圍巖處于彈性變形階段。

理論研究表明，塑性強(qiáng)化區(qū)和彈性區(qū)是圍巖承載的主體，塑性軟化區(qū)是支護(hù)的對(duì)象。強(qiáng)化區(qū)和彈性區(qū)的切向應(yīng)力高于原巖應(yīng)力，軟化區(qū)應(yīng)力得到釋放，切向應(yīng)力低于原巖應(yīng)力。圍巖的自承能力與巖體的力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，圖2是巖石在較低圍壓下的力學(xué)性質(zhì)示意圖，巖石的兩種性質(zhì)對(duì)于圍壓的自承能力有重要影響，一是隨著圍壓的升高，巖體峰值前和峰值后的承載力都不斷增大；二是巖石處于軟化變形階段仍具有承載力。

圍巖處于塑性軟化變形階段時(shí)，巖石已破碎，圍壓較低，圍巖變形處于非穩(wěn)定狀態(tài)，其承載力來(lái)源于破裂面的摩擦力及相互嵌固力。軟化區(qū)的承載力具有雙重作用，一是有利于自身的穩(wěn)定，但必須通過(guò)施加支護(hù)才能實(shí)現(xiàn)軟化區(qū)圍巖的穩(wěn)定；二是軟化區(qū)對(duì)強(qiáng)化區(qū)圍巖具有作用力，增大了強(qiáng)化區(qū)圍壓，提高了圍巖強(qiáng)度，促進(jìn)強(qiáng)化區(qū)圍壓進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。因此軟化區(qū)工作狀態(tài)對(duì)強(qiáng)化區(qū)的承載力有重要影響。強(qiáng)化區(qū)圍壓較軟化區(qū)大，圍巖結(jié)構(gòu)面處于緊密擠壓狀態(tài)，圍巖變形處于穩(wěn)定狀態(tài)，是主要的承載區(qū)之一。強(qiáng)化區(qū)對(duì)彈性區(qū)圍巖具有支撐作用，增大了彈性區(qū)圍壓，提高了巖體屈服強(qiáng)度，促使彈性區(qū)的形成。彈性區(qū)圍壓高于軟化區(qū)、強(qiáng)化區(qū)，使得圍巖處于彈性工作狀態(tài)，巖體應(yīng)力和變形關(guān)系服從胡克定律，是主要承載區(qū)之一。

由上述分析可見(jiàn)，塑性軟化區(qū)、強(qiáng)化區(qū)和彈性區(qū)是相互關(guān)聯(lián)、相互影響、相互作用的整體。塑性強(qiáng)化區(qū)和彈性區(qū)是承載的主體，但都位于圍巖深處，一般不能對(duì)其進(jìn)行支護(hù)加固，而塑性軟化區(qū)是支護(hù)的主要對(duì)象，通過(guò)對(duì)淺部（軟化區(qū)）圍巖進(jìn)行加固或支護(hù)，提高其強(qiáng)度，使其達(dá)到穩(wěn)定，淺部（軟化區(qū)）圍巖再對(duì)深處（強(qiáng)化區(qū)）圍巖實(shí)施作用，實(shí)現(xiàn)深部圍巖穩(wěn)定，并使其成為主要的承載區(qū)。

除了對(duì)淺部（軟化區(qū)）圍巖的加固措施外，在礦山法施工隧道時(shí)采用光面爆破的目的是減輕爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)，盡可能保持原始狀態(tài)。在穩(wěn)定性差的圍巖條件下，常采用預(yù)支護(hù)方法，在隧道施工前圍巖即得到強(qiáng)化。淺部支護(hù)、光面爆破和預(yù)支護(hù)等措施都是工程施工中常用的技術(shù)手段，其目的都是在施工時(shí)盡可能“基本維持圍巖原始狀態(tài)”，保持原有強(qiáng)度，達(dá)到圍巖穩(wěn)定。

新奧法提出保持圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵是充分發(fā)揮圍巖的自承能力，這一提法是從力學(xué)角度提出了保持圍巖穩(wěn)定的思路，揭示了決定圍巖穩(wěn)定性的主要因素是圍巖的自承能力。從上述分析可見(jiàn)，圍巖自承能力源于圍巖強(qiáng)度，因此“基本維持圍巖原始狀態(tài)”，既是保持原有圍巖強(qiáng)度，又是發(fā)揮圍巖自承能力的充分必要條件。

2隧道支護(hù)與圍巖自承能力關(guān)系分析

隧道開(kāi)挖形成新的臨空面，產(chǎn)生應(yīng)力釋放，而的應(yīng)力狀態(tài)并不發(fā)生變化，隧道開(kāi)挖釋放的應(yīng)力必須由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)平衡。當(dāng)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠提供的抗力大于平衡圍巖所需要的力時(shí)，隧道圍巖是穩(wěn)定的。也就是說(shuō)，在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，始終要求圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠提供的抗力大于平衡圍巖所需。

在具體的隧道工程建設(shè)中，當(dāng)隧道開(kāi)挖后，圍巖不能自穩(wěn)時(shí)，我們就要采用支護(hù)，如果需要的支護(hù)力比較大，就對(duì)我們的襯砌要求比

較高，既費(fèi)工又費(fèi)時(shí)，所以我們要使支護(hù)抗力盡可能的小，并且要保證圍巖的穩(wěn)定。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，就要充分發(fā)揮圍巖的自承能力，所以無(wú)論采用那種工法，都要盡量減小對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

隧道在開(kāi)挖前，處于一個(gè)三維應(yīng)力狀態(tài)，隧道開(kāi)挖后，在一定時(shí)間段內(nèi)，圍巖具有一定的自承能力。如果圍巖的極限自承能力大于圍巖的原始內(nèi)力時(shí)，圍巖本身所具有的承載力足以保持圍巖穩(wěn)定。隧道剛開(kāi)挖完成，允許圍巖發(fā)生變形；若人為限制圍巖變形，反而必須采用比較大的支護(hù)抗力，如圖3所示，圍巖的極限自承能力是一個(gè)降低的過(guò)的過(guò)程，而圍巖的自承力是一個(gè)先增長(zhǎng)再降低的過(guò)程。因此，如果圍巖有一定的自承能力，應(yīng)該允許圍巖發(fā)生少量的變形，隨著圍巖的變形增大，圍巖的自承能力得到發(fā)揮，自承能力呈增大趨勢(shì)，而需要提供的支護(hù)抗力就會(huì)相應(yīng)減小。但圍巖變形是有限度的，當(dāng)圍巖變形到達(dá)極限點(diǎn)B，圍巖壓力由形變壓力轉(zhuǎn)化為松弛壓力，圍巖進(jìn)入松弛狀態(tài)，圍巖的自承力要迅速下降，反而必須提供足夠大的支護(hù)抗力才能維持圍巖的穩(wěn)定。如果圍巖是比較破碎的，開(kāi)挖后圍巖很快就進(jìn)入松弛壓力階段，圍巖的自承力也很小，自承力發(fā)揮的過(guò)程就很短，所以要求開(kāi)挖前提高預(yù)支護(hù)或及時(shí)提供足夠大的支護(hù)抗力，要求初期支護(hù)剛度要大。此時(shí)支護(hù)抗力曲線和支護(hù)的剛度曲線的交點(diǎn)C應(yīng)盡量靠近A點(diǎn)，即支護(hù)曲線變陡，剛度大。這樣才能發(fā)揮圍巖的自承力，保證圍巖的穩(wěn)定。

為了更清楚的說(shuō)明圍巖的預(yù)支護(hù)原理，我們按照圍巖的完整程度分為三種情況來(lái)進(jìn)行闡述：

（1）完整圍巖

這種完整圍巖極限自承能力比較大，可以提供維持圍巖穩(wěn)定所需要的自承力，如圖4，即使不采取任何支護(hù)措施，圍巖也能自穩(wěn)。這類圍巖隧道開(kāi)挖要允許圍巖有一定的變形，則提供的初期支護(hù)力可以較小。在許多省道或縣道，為了節(jié)約建設(shè)成本，采用開(kāi)挖完毛洞或只作少量初噴砼，充分利用圍巖的自承能力來(lái)維持洞室的穩(wěn)定，如圖5就是很好的實(shí)例，另外如龍游石窟、西北黃土高原的窯洞等。

（2）有一定自承能力的圍巖

圍巖有一定的自承能力，如圖6所示，圍巖的極限承載力初期大于原始內(nèi)力P0。隧道開(kāi)挖后，圍巖不會(huì)立即松弛垮塌，圍巖壓力還處于形變壓力階段，隨著變形不斷增大，圍巖的極限承載力呈下降趨勢(shì)，而圍巖的自承力得到發(fā)揮，此時(shí)支護(hù)時(shí)機(jī)的選擇非常重要，從圍巖自承能力曲線上不難看出，如果支護(hù)過(guò)早就不能充分發(fā)揮出圍巖的自承能力，則需要的支護(hù)抗力就比較大；如果支護(hù)過(guò)遲，圍巖壓力由形變壓力轉(zhuǎn)換為松弛壓力，圍巖發(fā)生松弛，容易引起大面積坍塌，如圖7就是某隧道中支護(hù)過(guò)遲所引起的塊體塌落事故。

（3）破碎圍巖或自承能力很差的圍巖

從圖8曲線上也可以看出，這種破碎圍巖的自承力很小，洞室開(kāi)挖后圍巖會(huì)很快進(jìn)入松弛狀態(tài)，所以要求開(kāi)挖前提供預(yù)支護(hù)或及時(shí)提供足夠的支護(hù)抗力，才能維持圍巖的原始狀態(tài)，保證圍巖的穩(wěn)定。這類圍巖基本沒(méi)有自穩(wěn)能力，圍巖的極限承載力在洞室開(kāi)挖后會(huì)迅速下降，自承能力發(fā)揮的空間很小，隧道開(kāi)挖后迅速轉(zhuǎn)化為松弛壓力，如果不提供預(yù)支護(hù)或及時(shí)采用剛性支護(hù)，極容易發(fā)生大面積塌方事故，如圖9就是某隧道開(kāi)挖后由于支護(hù)不及時(shí)或支護(hù)剛度不足所發(fā)生的破壞。

3、隧道施工工法合理性的選擇

每一種隧道施工工法都不是萬(wàn)能的，都有其各自的使用條件，必須根據(jù)圍巖類別不同選用不同的工法。無(wú)論選用怎樣的工法，一個(gè)共同的目標(biāo)就是要用最經(jīng)濟(jì)的手段保證隧道的穩(wěn)定，施工工法的選取具體應(yīng)遵循下面兩條原則：

（1）充分發(fā)揮圍巖的自承能力和基本維持圍巖的原始狀態(tài)

綜合運(yùn)用新奧法、淺埋暗挖法、礦山法等多種工法解決隧道圍巖與支護(hù)系統(tǒng)共同作用問(wèn)題，達(dá)到穩(wěn)定平衡和確保隧道結(jié)構(gòu)安全。綜觀這些工法，如何熟練快速有效應(yīng)用于隧道工程實(shí)踐，就應(yīng)該解決隧道施工合理方法判別原則問(wèn)題、隧道受力獨(dú)立性問(wèn)題、隧道支護(hù)平衡穩(wěn)定性問(wèn)題、隧道設(shè)計(jì)理論統(tǒng)一性和適用性問(wèn)題、隧道合理施工與初期支護(hù)順序有關(guān)問(wèn)題、隧道量測(cè)參數(shù)和精度選擇問(wèn)題等等

新奧法提出保持圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵是充分發(fā)揮圍巖的自承能力，這一提法是從力學(xué)角度提出了保持圍巖穩(wěn)定的思路，揭示了決定圍巖穩(wěn)定性的主要因素是圍巖的自承能力。圍巖自承能力源于圍巖強(qiáng)度，因此“基本維持圍巖原始狀態(tài)”，既是保持原有圍巖強(qiáng)度，又是發(fā)揮圍巖自承能力的充分必要條件。

各種設(shè)計(jì)理論和工法之間都存在差異，就新奧法而言，在硬巖隧道與軟巖隧道應(yīng)用新奧法也有本質(zhì)區(qū)別，特別是各種輔助工法獨(dú)立于各種理論之外，其實(shí)各種設(shè)計(jì)理論和工法存在統(tǒng)一性和適用性，其核心都是隧道圍巖與支護(hù)共同作用要達(dá)到足夠大并“保持平衡穩(wěn)定性”，才能使隧道“基本維持圍巖原始狀態(tài)”，從而達(dá)到隧道“充分發(fā)揮圍巖的自承能力”的目的。在此基礎(chǔ)上建立隧道預(yù)支護(hù)原理，統(tǒng)一各種設(shè)計(jì)理論和工法的核心思想，歸納為四種情況（即圍巖自穩(wěn)好情況的預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用、深埋圍巖自穩(wěn)差情況的預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用、淺埋圍巖自穩(wěn)差情況的預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用、深埋圍巖大變形情況的預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用），明確其統(tǒng)一性和適用性問(wèn)題，便于人們理解和應(yīng)用。

（2）能量最小原理

土質(zhì)或軟弱松散圍巖隧道施工中常采用分部施工留核心土工法、CD法（中隔墻法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）、CRD法（交叉中隔墻法）等工法，這些工法基本無(wú)需或只需少量爆破，常采用機(jī)械和人工開(kāi)挖施工，石質(zhì)隧道一般需要爆破施工。這兩種隧道施工過(guò)程消耗能量E都可表達(dá)為三部分：

式中：E1為破碎隧道斷面內(nèi)巖體與拋擲碎石耗能或機(jī)械和人工施工的耗能，是有效耗能；E2為對(duì)圍巖及預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)擾動(dòng)及保持圍巖變形臨界穩(wěn)定的耗能及恢復(fù)破壞與變形不穩(wěn)定圍巖的穩(wěn)定性的耗能；E3為其他耗能，其量值小，一般可忽略不計(jì)。

①石質(zhì)隧道施工中，實(shí)施爆破需要解決兩個(gè)同等重要的問(wèn)題：一是用最有效的方法將隧道斷面內(nèi)的巖石適度破碎，并將碎石適度拋擲；二是降低爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)，最大限度地維持圍巖原始狀態(tài)，以有利于隧道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。開(kāi)挖能量最小原理可表述為：在實(shí)現(xiàn)爆破效果良好的前提下，對(duì)圍巖及預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)擾動(dòng)耗能E2最小的施工開(kāi)挖方案最優(yōu)，對(duì)圍巖擾動(dòng)最小。

②土質(zhì)或軟弱松散圍巖隧道施工中，采用分部施工留核心土等工法，其核心是控制圍巖變形，以實(shí)現(xiàn)隧道基本維持圍巖原始結(jié)構(gòu)狀態(tài)，否則隧道圍巖局部失穩(wěn)破壞會(huì)誘發(fā)更大范圍圍巖失穩(wěn)破壞。對(duì)此種情況，保障隧道建設(shè)消耗能量最小的基本要求是防止圍巖產(chǎn)生大范圍的破壞。當(dāng)圍巖發(fā)生破壞后，重新實(shí)現(xiàn)圍巖穩(wěn)定性所需要做功將遠(yuǎn)大于預(yù)支護(hù)維持圍巖穩(wěn)定所需做的功。因此，直接機(jī)械和人工開(kāi)挖施工隧道，能量消耗主要是施工洞體的能量消耗和預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施的能量消耗。施工過(guò)程中需要解決兩個(gè)重要的問(wèn)題，一是降低施工過(guò)程對(duì)圍巖及預(yù)支護(hù)體系的擾動(dòng)，最大限度地維持圍巖的原始狀態(tài)及發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)的效能；二是防止施工過(guò)程產(chǎn)生大范圍巖土體的失穩(wěn)。因此，土質(zhì)或軟弱松散圍巖隧道，開(kāi)挖能量最小原理表述為：在實(shí)現(xiàn)分部施工及支護(hù)結(jié)構(gòu)控制圍巖變形良好的前提下，對(duì)發(fā)生破壞或變形不穩(wěn)定圍巖恢復(fù)穩(wěn)定的耗能E2最小的方案最優(yōu)，對(duì)圍巖擾動(dòng)最小。

4“能量最小原理”在隧道工法中的應(yīng)用

4．1導(dǎo)坑超前＋擴(kuò)挖施工法

在大斷面隧道施工中，采用鉆爆法施工導(dǎo)坑超前或小型掘進(jìn)機(jī)先行施工一個(gè)導(dǎo)坑（圖10），然后用爆破方法進(jìn)行擴(kuò)挖。此時(shí)擴(kuò)挖是在有導(dǎo)坑臨空面條件下進(jìn)行的，爆破臨空面大，夾制作用小，爆破耗能少，大大降低了對(duì)隧道圍巖的擾動(dòng)。

4．2硬巖光面爆破與預(yù)裂爆破

預(yù)裂爆破是在隧道施工爆破前，預(yù)先沿設(shè)計(jì)輪廓爆出一條具有一定寬度的裂縫，當(dāng)主爆區(qū)爆破時(shí)，裂縫對(duì)應(yīng)力波起到反射作用，減少應(yīng)力波對(duì)圍巖的破壞作用。因此輪廓孔爆破時(shí)，圍巖和斷面輪廓線內(nèi)的巖石對(duì)爆破具有相同的夾制作用，爆破對(duì)圍巖的破壞作用較大，特別是在巖石強(qiáng)度較高的情況下，輪廓孔裝藥較多，耗能較大，破壞作用更為明顯。而光面爆破是先爆破中央部分時(shí)對(duì)圍巖影響較小，后爆破周邊時(shí)已有臨空面對(duì)圍巖影響也較小。因此在巖體強(qiáng)度較高的情況下，不宜采用預(yù)裂爆破而應(yīng)采用全斷面光面爆破。

4．3軟弱圍巖弱爆破分步施工

在隧道施工中，經(jīng)常遇到強(qiáng)度低、易風(fēng)化、破碎的軟弱圍巖，在隧道圍巖穩(wěn)定性分級(jí)中屬于穩(wěn)定性較差的Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)坍塌等工程事故。實(shí)踐表明，爆破工序?qū)Υ祟悋鷰r的穩(wěn)定性有重要影響，爆破振動(dòng)經(jīng)常是圍巖坍塌的誘導(dǎo)原因。因此，應(yīng)降低爆破振動(dòng)強(qiáng)度，盡可能減輕對(duì)圍巖的擾動(dòng)，最大限度維持圍巖的原始狀態(tài)。

軟弱圍巖隧道一般采取臺(tái)階法施工。上部臺(tái)階施工時(shí)拱部采用光面爆破，巖石自重有助于拱部巖面沿周邊眼的開(kāi)裂，適當(dāng)降低炸藥消耗，降低耗能，既保證了爆破效果，又有利于降低周邊眼起爆對(duì)圍巖的振動(dòng)強(qiáng)度。在下臺(tái)階施工時(shí)，為了及時(shí)對(duì)圍巖支護(hù)，需要先施工邊墻部分，施工順序見(jiàn)圖11所示。因巖體強(qiáng)度低，此時(shí)采用弱爆破即可實(shí)現(xiàn)施工，對(duì)邊墻圍巖的擾動(dòng)較小。

在隧道斷面內(nèi)巖石性質(zhì)差別顯著時(shí)，要注意調(diào)整施工方案。如果上部巖體軟弱而下部巖體堅(jiān)硬時(shí)，下臺(tái)階分部施工順序要相應(yīng)調(diào)整，應(yīng)采用圖12所示的施工順序。如果按圖11所示的施工順序，下臺(tái)階兩側(cè)巖體（邊墻）水平方向受到較強(qiáng)的夾制作用，由于巖石堅(jiān)硬，需采用較強(qiáng)的爆破才能破碎巖體，耗能較高，相應(yīng)對(duì)圍巖的擾動(dòng)也較顯著。

5結(jié)束語(yǔ)

總之，在隧道建設(shè)實(shí)踐中采用施工工法，關(guān)鍵是施工過(guò)程中要遵循“能量最小原理”。充分發(fā)揮圍巖自承作用，基本維持圍巖原始狀態(tài)，通過(guò)相應(yīng)支護(hù)，達(dá)到隧道結(jié)構(gòu)平衡穩(wěn)定性?！澳芰孔钚≡怼笔侵苯优袛嗍┕し椒▋?yōu)劣的原則，是實(shí)現(xiàn)“基本維持圍巖原始狀態(tài)” 的準(zhǔn)則，按此原理選擇合適的工法，以最經(jīng)濟(jì)的手段保證隧道圍巖的穩(wěn)定，指導(dǎo)隧道工程又好又快地建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]《隧道預(yù)支護(hù)原理與施工技術(shù)》朱漢華等編著 人民交通出版社2008年

工程爆破的基本方法范文第5篇

關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)建筑物拆除爆破數(shù)值模擬有限單元法多剛體動(dòng)力學(xué)

1引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，采用爆破方法快速拆除建(構(gòu))筑物日益受到重視并被廣泛采用。然而在當(dāng)前的爆破設(shè)計(jì)中，仍主要依靠工程師的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的倒塌過(guò)程，倒塌范圍也僅能采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。在遇到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑物或爆破方案較為復(fù)雜的情況時(shí)，工程經(jīng)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)公式便難以滿足需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)值仿真的方式對(duì)建筑物拆除爆破進(jìn)行模擬已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。

建筑物拆除爆破的模擬是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，必須依賴于的復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算方法以及實(shí)驗(yàn)等其它非數(shù)值手段來(lái)解決。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍采用的數(shù)值計(jì)算方法主要有理論力學(xué)法、有限單元法、DDA(DiscontinuousDeformationAnalysis)方法、離散單元法、個(gè)別元素法等，非數(shù)值計(jì)算方法主要有爆破專家系統(tǒng)等，取得了一些重要成果。本文嘗試運(yùn)用有限單元法和多剛體動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真方法相結(jié)合的數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)框架結(jié)構(gòu)建筑物拆除爆破的模擬進(jìn)行了研究。

2有限元法與多剛體動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)

建筑物拆除爆破是通過(guò)破壞建筑物的關(guān)鍵承重部位使其失去承載能力，使建筑物在自重作用下失穩(wěn)倒塌，這個(gè)過(guò)程可視為結(jié)構(gòu)由靜力平衡系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為多剛體動(dòng)力系統(tǒng)的過(guò)程，使采用多剛體動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真方法和平面桿系結(jié)構(gòu)有限元法對(duì)建筑物爆破拆除過(guò)程的模擬成為可能，其仿真流程如圖1所示。

平面桿系結(jié)構(gòu)有限元法是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。建筑物拆除爆破涉及的對(duì)象是建筑結(jié)構(gòu)，因此在建筑物拆除爆破設(shè)計(jì)中，可以運(yùn)用平面桿系結(jié)構(gòu)有限元法，對(duì)拆除過(guò)程中不同階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力(軸力、剪力和彎矩)進(jìn)行分析，以便為拆除爆破設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)，提高拆除爆破設(shè)計(jì)的可靠性和準(zhǔn)確性。

多剛體動(dòng)力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新學(xué)科分支，在復(fù)雜機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析中的應(yīng)用非常廣泛。以多剛體動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)的數(shù)值仿真方法將現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概化為由約束機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)若干剛體而成的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，并自動(dòng)形成系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)對(duì)其求解結(jié)果進(jìn)行可視化，以預(yù)測(cè)或再現(xiàn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

在該多剛體動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)中可定義的剛體的質(zhì)量、密度、體積、形狀、質(zhì)心、位置、速度與角速度以及剛體間碰撞的能量損失率與摩擦系數(shù)等，并且可以定義鉸鏈等約束的摩擦系數(shù)等以便模擬整個(gè)多剛體系統(tǒng)在倒塌運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量損失。該仿真技術(shù)采用較先進(jìn)的變分方法建立剛體運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用Kutta-Merson積分方法對(duì)其求解，可精確計(jì)算剛體的運(yùn)動(dòng)路徑和剛體間彼此的穿透和碰撞行為。

3建筑物拆除爆破機(jī)理模擬

3.1建筑物失穩(wěn)及解體的模擬

在建筑物拆除爆破中，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的主要原因是關(guān)鍵承重部位的破壞，相應(yīng)的在模擬過(guò)程中將該被破壞部位從整個(gè)結(jié)構(gòu)中予以刪除即可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)條件的模擬。

拆除爆破中建筑物的解體破壞分為三種方式：布孔施爆；建筑物爆破后不均勻下落中構(gòu)件彎折拉壓破壞；建筑物的觸地沖擊破壞。并且在拆除爆破中，采取的倒塌方式不同，構(gòu)件的解體方式也不盡相同。如采用橫向逐跨倒塌方式時(shí)，構(gòu)件基本為受彎破壞，而采用豎向逐段解體時(shí)，主要是柱體的軸向沖擊受壓破壞。所以在建筑物爆破模擬過(guò)程中，需根據(jù)倒塌方式的不同確定不同的計(jì)算方案。

對(duì)于構(gòu)件在倒塌過(guò)程中的破壞情況，可計(jì)算結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的各項(xiàng)極限承載力，并運(yùn)用平面桿系結(jié)構(gòu)有限元法計(jì)算不同時(shí)段結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力分布情況，依據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果，判斷結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的解體情況。對(duì)于建筑物的觸地沖擊解體，由于其力學(xué)本質(zhì)非常復(fù)雜，目前沒(méi)有成熟的理論計(jì)算方法。龐維泰【3】等曾對(duì)低層建筑物拆除爆破中觸地解體條件進(jìn)行了研究。統(tǒng)計(jì)資料表明，要使建筑物落地后充分解體須有一定的落地速度。對(duì)預(yù)制件，磚結(jié)構(gòu)，約為6m/s；一般現(xiàn)制排架結(jié)構(gòu)，約為8m/s；剛架或較強(qiáng)的排架結(jié)構(gòu)，須10m/s以上。實(shí)際模擬過(guò)程中，若結(jié)構(gòu)觸地時(shí)達(dá)到了使其充分解體的速度則可將剛架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為多剛體系統(tǒng)，以模擬結(jié)構(gòu)的觸地沖擊解體及隨后的堆積過(guò)程。

在多剛體動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)中已形成的塑性鉸用鉸節(jié)點(diǎn)表示；而未破壞的危險(xiǎn)部位則用剛節(jié)點(diǎn)表示，若在后續(xù)時(shí)間里該部位轉(zhuǎn)化為塑性鉸，則可以將剛節(jié)點(diǎn)替換為鉸節(jié)點(diǎn)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)處的拉力超過(guò)其極限抗拉強(qiáng)度或構(gòu)件落地速度達(dá)到其完全解體所需的速度時(shí)則可將約束刪除，使其成為相互獨(dú)立的剛體，如圖2所示。

3.2建筑物倒塌運(yùn)動(dòng)過(guò)程模擬

在承重部位起爆后，建筑物失穩(wěn)，結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生解體破壞，形成一個(gè)由鋼筋相連的混凝土塊體系統(tǒng)，進(jìn)而，結(jié)構(gòu)將發(fā)生倒塌、觸地解體、形成爆堆，此時(shí)，結(jié)構(gòu)可抽象為由許多剛體聯(lián)結(jié)而成的多剛體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程很難用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)來(lái)模擬，而可采用多剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行描述，因此結(jié)構(gòu)倒塌行為可采用多剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真系統(tǒng)來(lái)模擬。

結(jié)構(gòu)開(kāi)始倒塌時(shí)繼承了失穩(wěn)時(shí)的解體破壞形式，因此，在結(jié)構(gòu)倒塌的動(dòng)力學(xué)模型中應(yīng)將結(jié)構(gòu)初始失穩(wěn)、破壞情況作為倒塌運(yùn)動(dòng)模擬的初始條件。在倒塌運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)發(fā)生塊體的相互碰撞，其中會(huì)伴隨著碰撞造成的能量損失和混凝土破碎造成的能量損失，然而目前沒(méi)有成熟的理論計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行描述。從工程實(shí)際看，在建筑物的坍塌過(guò)程中混凝土塊體碰撞時(shí)特別是結(jié)構(gòu)觸地堆積時(shí)，動(dòng)能基本損失殆盡，因此在模擬過(guò)程中設(shè)定垂直于接觸面方向的動(dòng)能損失率為90％～100％。

4算例

4.1工程概況

爆破拆除某7層框架結(jié)構(gòu)樓房。框架結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆框架，預(yù)制樓板，混凝土等級(jí)為C20，柱截面為400mm×600mm，縱向主梁截面為300mm×700mm，柱網(wǎng)布置見(jiàn)圖3，樓房的立面圖如圖4所示。

4.2爆破方案

由于周圍環(huán)境及建筑物本身形狀的限制，對(duì)該建筑物采用水平逐跨解體的爆破方案，結(jié)構(gòu)的倒塌方向如圖4所示。為了使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，需要自右向左依次爆破A～E排立柱。爆破設(shè)計(jì)時(shí)，爆破高度分別取一層、兩層，排間起爆時(shí)差分別取0.1s、0.3s、0.5s、0.7s、1.0s進(jìn)行計(jì)算，以分析不同條件下結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)、破壞、倒塌及堆積情況。

4.3失穩(wěn)及解體模擬

選擇圖4所示最右側(cè)的一跨框架的一榀作為研究對(duì)象，研究其失穩(wěn)破壞的條件。采用平面桿系有限元法計(jì)算發(fā)現(xiàn)，爆破高度為一層和兩層時(shí)，結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的可能破壞(彎矩超過(guò)其極限抵抗彎矩)情況基本相同，而隨后依次爆破的各跨框架的破壞形式也與第一跨基本相同。

必須指出的是，構(gòu)件的內(nèi)力達(dá)到其極限承載力時(shí)，并不一定發(fā)生破壞。實(shí)際上，梁柱節(jié)點(diǎn)中若梁首先發(fā)生了破壞則失去了將彎矩傳遞給柱的能力，從而保護(hù)了柱不受破壞；同樣，若柱首先破壞也可保護(hù)梁不受破壞，表現(xiàn)出梁柱節(jié)點(diǎn)“自我保護(hù)”的特點(diǎn)。而哪種構(gòu)件首先破壞取決于構(gòu)件的受力情況以及其極限承載力，理論上講，受力情況相對(duì)惡劣的構(gòu)件應(yīng)首先破壞。對(duì)該框架結(jié)構(gòu)，主梁所受彎矩大于柱而其極限抗彎能力也明顯低于柱應(yīng)首先發(fā)生破壞從而保證柱體不會(huì)受彎破壞。最右側(cè)框架的受力及破壞形式如圖5所示。

4.4倒塌過(guò)程模擬

以結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)和初始破壞情況為模擬初始條件，對(duì)該框架結(jié)構(gòu)的各拆除方案進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示：當(dāng)爆破高度為一層時(shí)其觸地速度約為6.5m/s，難以滿足完全解體要求，此時(shí)可采用人工施爆以解除結(jié)構(gòu)剛度，但勢(shì)必增加工程量，并給爆破飛石的控制帶來(lái)困難；而爆破高度取兩層時(shí)其觸地速度約為14m/s，可滿足要求；排間的起爆時(shí)差為0.5s左右時(shí)，倒塌過(guò)程較為理想。下圖為爆高為兩層、排間起爆時(shí)差為0.5s時(shí)，結(jié)構(gòu)倒塌過(guò)程的模擬。

...

t=0st=0.5st=1.0st=1.5s

...

t=2.0st=2.5st=3.0st=3.6s

圖6結(jié)構(gòu)倒塌過(guò)程模擬圖

模擬結(jié)果顯示，整個(gè)結(jié)構(gòu)從起爆到完全落地堆積大約需3.6s，爆堆高度約為5m，可達(dá)到原地坍塌的要求，倒塌及堆積過(guò)程也基本與實(shí)際現(xiàn)象一致。在模擬過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在實(shí)施水平逐段解體方案時(shí)，立柱爆破高度和排間起爆時(shí)差的選擇是關(guān)系爆破是否成功的關(guān)鍵問(wèn)題，必須從多個(gè)方面予以考慮。

5結(jié)論

本文的研究成果表明，采用有限單元法和多剛體動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真方法相結(jié)合拆除爆破模擬技術(shù)，可以對(duì)框架結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)、破壞、倒塌過(guò)程、堆積范圍等問(wèn)題進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，可以通過(guò)對(duì)整個(gè)過(guò)程的模擬為爆破方案的選擇和優(yōu)化提供依據(jù)，可有效的提高建筑物拆除爆破設(shè)計(jì)的水平和可靠性，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。但建筑物拆除爆破中破壞、倒塌、堆積過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的力學(xué)問(wèn)題，該模擬技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了許多簡(jiǎn)化處理，許多問(wèn)題還需進(jìn)一步探討。

參考文獻(xiàn)：

【1】王勖成，邵敏.有限單元法基本原理和數(shù)值方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，1997

【2】洪嘉振.計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1998

【3】龐維泰，楊人光，周家漢.控制爆破拆除建筑物的解體判據(jù)問(wèn)題．土巖爆破文集(第二輯)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988

【4】龍馭球，包世華等.結(jié)構(gòu)力學(xué)教程(上)[M]北京：高等教育出版社，l997

【5】賈金河,于亞倫.應(yīng)用有限元和DDA模擬框架結(jié)構(gòu)建筑物拆除爆破[J].爆破,2001,18(1):27-30