CN104654948A - 一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法，包括以下步骤：步骤一，根据现有爆破参数，布置测点，获取实际爆破振动参数，建立实测数据对应开挖断面时的隧道动力有限元模型；步骤二，确定隧道开挖工作面到边坡坡面的安全距离和边坡开挖工作面到隧道围岩的安全距离；步骤三，边坡开挖与隧道工程施工协同进行，若隧道工作面向边坡面方向推进到上述的两个安全距离的最大值时，暂停隧道爆破；步骤四，爆破工作全部转移至边坡开挖，待隧道出口部位的坡面开挖并加固完毕，由坡面向岩体内开挖隧道的工序；步骤五，开挖后续隧道口附近的边坡。有益效果是高效、经济，提升爆破质量的同时降低对边坡岩体和隧道围岩的稳定的影响等。

Description

一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法

技术领域

本发明属于边坡开挖与隧道掘进爆破控制科学技术领域，具体是一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法。

背景技术

随着经济的加速发展和交通基础建设的大规模展开，许多城市开始了新一轮地铁工程、人防工程和城际铁路工程的兴建，同时，大量的工程既要开山回填，也同时在山体内修建隧道工程，这些工程往往不可避免地需要在近距离条件下施工，特别是隧道口设计在待施工边坡上的工程。在这些工程施工中，作为一种主要施工方法的边坡开挖与隧道掘进爆破技术，其爆破参数的选取和施工工艺的确定是否合理，不仅直接影响到爆破质量、边坡与隧道两者的施工效率和工程经济效益，而且还影响到边坡岩体、隧道围岩的稳定、边坡和隧道支护的效果以及周围建筑物或构筑物的安全。如何把这种影响减小到最低限度，是边坡与隧道在近距离条件下协同施工的核心问题。采用保守的施工方式，可以有效的保护边坡岩体与隧道围岩结构，但势必会增加投资成本，延长施工工期，因此，在高效、经济的爆破开挖扰动施工与需保护的边坡岩体、隧道围岩结构间建立合理的爆破参数与施工工艺是目前亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效、经济的边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法，提升爆破质量的同时降低对边坡岩体和隧道围岩的稳定、边坡和隧道支护的效果以及周围建筑物或构筑物的安全的影响。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法，包括以下步骤：

步骤一，根据现有爆破参数，当隧道开挖，隧道开挖工作面距边坡面30米至50米时，在距隧道开挖工作面最近的边坡面上布置第一测点，或者边坡开挖，在距离爆源最近的隧道围岩上布置第二测点，获取实际爆破振动参数，根据实际地质资料、边坡与隧道方位以及断面数据，建立实测数据对应开挖断面时的隧道动力有限元模型；

步骤二，根据实际监测爆破振动数据确定隧道动力有限元的动力参数，再根据确定的动力参数，预测现有爆破参数以获取边坡岩体结构的质点振动速度峰值，根据爆破安全规程以及岩体力学性能指标，确定隧道开挖工作面到边坡坡面的安全距离，确保隧道开挖不会影响边坡岩体的稳定性，或者，根据边坡开挖爆破参数，采用隧道实测爆破质点振动参数，结合隧道动力有限元模型，确定边坡开挖工作面与隧道围岩的安全距离；

步骤三，边坡开挖与隧道工程施工协同进行，将隧道工作面向边坡面方向推进到上述的两个安全距离的最大值时，暂停隧道爆破；

步骤四，爆破工作全部转移至边坡开挖，待隧道出口部位的坡面开挖并加固完毕，优化爆破参数，采用由坡面向岩体内开挖隧道的工序，即隧道工程保留部分的开挖，直到隧道贯通；

步骤五，后续隧道口附近的边坡开挖，应监测隧道口围岩的质点振动速度，及时反馈并调整爆破参数，确保已形成的隧道口围岩结构的稳定。

进一步，步骤一中所述第二测点位置能够获取所述爆源到达所述测点布置面的P波振动速度，以获取实际爆破振动参数。

进一步，步骤二中所述动力参数为爆破载荷峰值和瑞利阻尼参数。

本发明的有益效果是：高效、经济，提升爆破质量的同时降低对边坡岩体和隧道围岩的稳定、边坡和支护的效果以及周围建筑物或构筑物的安全的影响。

附图说明

图1为本发明边坡开挖时的施工山体结构剖视图；

图2为本发明所述隧道动力有限元模型的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、爆源，2、边坡开挖工作面，3、隧道开挖工作面，4、第二测点。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法，包括以下步骤：

步骤一，根据现有爆破参数，根据现有爆破参数，当隧道开挖，隧道开挖工作面3距边坡面50米时，在距隧道开挖工作面3最近的边坡面上布置第一测点，或者边坡开挖，在距离爆源1最近的隧道围岩上布置第二测点4(见图1)，获取的实际爆破振动参数，根据实际地质资料、边坡与隧道方位以及断面数据，建立如图2所示的实测数据对应开挖断面时的隧道动力有限元模型；

步骤二，根据实际监测爆破振动数据确定隧道动力有限元的爆破载荷峰值p_d和瑞利阻尼参数α和β，其中爆破载荷峰值p_d的计算公式如下，

$p_d=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0{D}^2}{1+\mathrm{\γ}}\frac{2{\mathrm{\ρ}}_m{c}_p}{{\mathrm{\ρ}}_m{c}_p+{\mathrm{\ρ}}_{0}D}$

式中：p_d为透射入岩石的冲击波初始压力，ρ₀、ρ_m分别为炸药的装药密度和岩石的密度，c_p、D分别为岩石中的声速和炸药的爆速，γ为爆轰产物的膨胀绝热指数；

瑞利阻尼参数α和β的计算公式如下，

$\mathrm{\α}=\frac{2({\mathrm{\ξ}}_j{\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ξ}}_i{\mathrm{\ω}}_j)}{({\mathrm{\ω}}_i+{\mathrm{\ω}}_j)({\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ω}}_j)}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\ω}}_j$

$\mathrm{\β}=\frac{2({\mathrm{\ξ}}_i{\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ξ}}_j{\mathrm{\ω}}_j)}{({\mathrm{\ω}}_i+{\mathrm{\ω}}_j)({\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ω}}_j)}$

式中：ω_i和ω_j为可以通过模态分析进行计算得到的给定体系的两个不同振动频率，ξ_i和ξ_j为相对应的阻尼比。

根据确定的爆破载荷峰值和瑞利阻尼参数，预测现有爆破参数以获取边坡岩体结构的质点振动速度峰值，根据爆破安全规程以及岩体力学性能指标，确定隧道开挖工作面3到边坡坡面的安全距离，确保隧道开挖不会影响边坡岩体的稳定性，或者，根据边坡开挖爆破参数，采用隧道实测爆破质点振动参数，结合隧道动力有限元模型，确定边坡开挖工作面2与隧道围岩的安全距离；

步骤三，边坡开挖与隧道工程施工协同进行，将隧道工作面向边坡面方向推进到上述的两个安全距离的最大值时，暂停隧道爆破；

步骤四，爆破工作全部转移至边坡开挖，待隧道出口部位的坡面开挖并加固完毕，优化爆破参数，采用由坡面向岩体内开挖隧道的工序，即隧道工程保留部分的开挖，直到隧道贯通；

步骤五，后续隧道口附近的边坡开挖，应监测隧道口围岩的质点振动速度，及时反馈并调整爆破参数，确保已形成的隧道口围岩结构的稳定。

优选地，第二测点4位置能够获取爆源1到达测点布置面的P波振动速度，以获取的实际爆破振动参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据现有爆破参数，当隧道开挖，隧道开挖工作面(3)距边坡面30米至50米时，在距隧道开挖工作面(3)最近的边坡面上布置第一测点，或者边坡开挖，在距离爆源(1)最近的隧道围岩上布置第二测点(4)，获取实际爆破振动参数，根据实际地质资料、边坡与隧道方位以及断面数据，建立实测数据对应开挖断面时的隧道动力有限元模型；

步骤二，根据实际监测爆破振动数据确定隧道动力有限元的动力参数，再根据确定的动力参数，预测现有爆破参数以获取边坡岩体结构的质点振动速度峰值，根据爆破安全规程以及岩体力学性能指标，确定隧道开挖工作面(3)到边坡坡面的安全距离，确保隧道开挖不会影响边坡岩体的稳定性，或者，根据边坡开挖爆破参数，采用隧道实测爆破质点振动参数，结合隧道动力有限元模型，确定边坡开挖工作面(2)与隧道围岩的安全距离；

步骤三，边坡开挖与隧道工程施工协同进行，将隧道工作面向边坡面方向推进到上述的两个安全距离的最大值时，暂停隧道爆破；

步骤四，爆破工作全部转移至边坡开挖，待隧道出口部位的坡面开挖并加固完毕，优化爆破参数，采用由坡面向岩体内开挖隧道的工序，即隧道工程保留部分的开挖，直到隧道贯通；

步骤五，后续隧道口附近的边坡开挖，应监测隧道口围岩的质点振动速度，及时反馈并调整爆破参数，确保已形成的隧道口围岩结构的稳定。

2.根据权利要求1所述的一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法，其特征在于，步骤一中所述第二测点(4)位置能够获取所述爆源(1)到达所述测点布置面的P波振动速度，以获取实际爆破振动参数。

3.根据权利要求1或2所述的一种边坡与近接隧道协同爆破施工的爆破控制方法，其特征在于，步骤二中所述动力参数为爆破载荷峰值和瑞利阻尼参数。