隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害_杨小林
隧道爆破振动控制方法研究
隧道爆破振动控制方法研究摘要：隧道结构在爆炸振动作用下的结构能量响应非常复杂,不仅受爆炸地震波本身的特性影响,而且受结构本身固有特性的影响。
因此,单因素振动速度被广泛用作安全标准。
但是,随着爆炸工程中大量振动灾难的出现,研究人员开始意识到使用统一振动速度作为振动安全标准的标准有很大的局限性。
在爆炸振动作用下,结构的破坏主要有两种类型:一是结构内部爆炸地震波的能量大于结构本身能承受的能量,导致结构的破坏,即首次超过破坏;另一种选择是,在多次爆炸和长时间爆炸的情况下,结构的损伤将不断累积,当损伤累积到一定程度时,结构的损伤即累积损伤。
在爆炸机械领域,结构的破坏是爆炸本身振动特性和结构本身动态响应的综合结果。
因此,找到两种破坏形式的测量标准,并将两者同时应用于爆炸振动的安全标准将更加科学和全面。
关键词：隧道爆破；振动控制；方法研究引言随着国民经济和城市基础设施建设的快速发展，隧道在加快构建城市快速交通体系中发挥着越来越重要的作用。
隧道钻爆法施工作业产生的爆破振动效应，对隧道破碎围岩、初支、二次衬砌的安全构成了严重威胁。
因此，开展隧道爆破振动波的传播规律研究，对于确保洞内围岩稳定和支护结构安全具有重要的意义。
目前，针对地面的隧道爆破振动特性研究较多，大多采用萨道夫斯基公式对爆破现场监测数据进行拟合，然后根据拟合公式对爆破振动进行预测和安全控制；还有部分研究集中在隧道后方地表的“空洞效应”上，即隧道已开挖洞室的上方地表振动存在放大效应；或者考虑了地形地貌的变化引起的振动的变化，分析验证凹形地貌对爆破振动波具有衰减效应，凸形地貌对爆破振动波具有放大效应。
但是针对隧道爆破掌子面后方的传播规律还较少，得出了爆破近区后方的爆破振动预测公式，补充了萨道夫斯基公式对近区预测的不足。
联络通道是左右线隧道的联系隧道，主洞爆破时极易对掌子面后方联络通道围岩和衬砌造成扰动甚至引起掉块、塌方，联络通道围岩及衬砌的稳定对于确保主洞人员及车辆运输安全具有重要意义。
隧道内爆炸作用下衬砌结构损伤机理及抗爆性能研究
基金项目：浙江大学国防预研基金资助项目；浙江省“钱江人才”计划资 助项目（ＱＪＤ０７０２００６） 收稿日期：２０１２—０８—０６修改稿收到日期：２０１２—１２—３１ 第一作者张小勇男，硕士生，１９８８年ｌＯ月生 通讯作者龚顺风男，博士，副教授，博士生导师，１９７５年９月生
万方数据
振动与冲击
２０１３年第３２卷
炸药一空气一隧道衬砌一围岩与土体三维耦合体系模 型，隧道内径１０ ｍ，直墙高２ ｍ，衬砌厚０．５ ｍ，埋深１３ ｍ（即上覆士体与岩石厚度共１３ ｍ）。数值模型整体尺
寸为３０
Ｘ
３０
Ｘ
３０
ｍ，其中土壤层厚１０ ｍ、岩石层厚２０
ｍ，横断面见图ｌ（ａ）。ＴＮＴ炸药位于隧道轴向中点距
底板１ ｍ，炸药与空气用Ｅｕｌｅｒ网格模拟，设沿隧道轴向
两侧空气边界条件为物质流出；衬砌、岩石、土壤等实 体用Ｌａｇｒａｎｇｅ网格模拟，设无反射边界条件以消除边 界应力波反射。模型网格尺寸采用渐变控制，由爆心 沿轴向单元尺寸由１０ ｃｍ逐渐增大到５０ ｃｍ，衬砌结构 划分见图１（ｂ）。数值模拟中，爆炸冲击波先在ｌＤ楔 形空气中传播，当冲击波阵面到达距隧道底板一定距 离时，将其映射到３Ｄ模型中计算其与隧道的相互作 用。由于混凝土单元变形大会导致网格扭曲畸变，为 此，模型中用侵蚀算法（Ｅｒｏｓｉｏｎ）处理，该算法将失效的 混凝土单元自动删除，可避免网格扭曲造成的计算精 度下降、计算步长变小等问题。
伤度Ｄ＝１。考虑应变率对混凝土强度影响，Ｇｏｎｇ 等¨钊对ＲＨＴ模型中混凝土失效拉应变ｓ。的取值研究 建议占：。取０．００２。Ｔｕ等Ⅲ１经系统总结几种广泛使用 的混凝土材料模型指出，用于ＡＵＴＯＤＹＮ软件中的 ＲＨＴ模型缺省参数在模拟混凝土材料软化时与实际特 性存在较大差异。为此，对参数日，Ｍ，Ｄ。，Ｄ：及最小失 效应变ｓ芦“进行修正。对残余强度面可调参数Ｂ，Ｍ建 议取值０．７、０．８，ｓ７…取０．０００８代替原缺省值０．０１，系 数Ｄ。推荐取值０．０１５，Ｄ：＝１．０不变。 隧道衬砌结构材料选Ｃ３５混凝土，抗压强度Ｚ＝
隧道爆破振动危害和控制技术综述
隧道爆破振动危害和控制技术综述发布时间：2021-08-19T11:49:21.210Z 来源：《建筑实践》2021年40卷4月（上）10期作者：唐叙量[导读] 钻爆法因其技术成熟和施工成本低等优点，在隧道开挖工程中得到广泛的应用；但钻爆法本身具有致命的缺陷，即爆破产生的振动直接威胁着周围建(构)筑物结构的安全。
唐叙量（重庆市设计院有限公司重庆 400015)摘要：钻爆法因其技术成熟和施工成本低等优点，在隧道开挖工程中得到广泛的应用；但钻爆法本身具有致命的缺陷，即爆破产生的振动直接威胁着周围建(构)筑物结构的安全。
同时，隧道在交通运输系统中类似于咽喉的作用，能保障隧道的安全施工等效于维护了人们的人身和财产安全。
所以本文从钻爆法技术、隧道爆破危害、影响爆破振动强度因素等方面进行论述，分析和归纳出控制爆破振动的常见措施，为后续研究和实际工程提供参考。
关键词：钻爆法、振动危害、控制措施Summary of Tunnel Blasting Vibration hazards and Control TechnologyXuliang Tang1, Qin Wang2*(1.ChongQing Architectural Design Institute, ChongQing, 400015, PR China; 2.HuNan V ocational College of Electronic and Technology, ChangSha, 410220,PR China)Abstract: The drilling and blasting method is widely used in tunnel excavation engineering due to its mature technology and low cost. However, the drilling and blasting method has a fatal flaw, that is, the vibration generated by blasting directly threatens the structure of surrounding buildings. At the same time, the tunnel has a very important position in the transportation system, and the safe construction of the tunnel is equivalent to the protection of people's personal and property safety. Therefore, this article discusses the drilling and blasting technology, tunnel blasting hazards, factors affecting the intensity of blasting vibration. Analyzes and summarizes common measures to control blasting vibration, and provides references for subsequent research and actual engineering.Keywords: Blasting method, Vibration hazard, Control measures0、引言近年来，随着人们对交通运输需求量的增加，高速公路、客货运铁路以及城市地下铁路的新(扩)建工程仍处于高速增长趋势，而隧道开挖施工仍是这些新(扩)建交通运输工程中的难点。
隧道掘进爆破对支护结构振动效应影响及安全标准
3 5 2 mc t r cos n 2 m 2 r ]e nz e p 4(1 2 ) 4
1 3
5
E m2 2 A1[ r cos n 2 m 2 r n 2 m 2 r 2 sin n 2 m 2 r 1 1 2 4 4
5
初始条件
当
t 0
、
r r0
时，
n2 m2
W 0
3 4r0
则得：cos(
n 2 m 2 r0
)0 4
即：
在荷载边界： 得到 其中
A A1 0 A
A
rr
t A e 0zb,r r0 0
m
,
cp
3 1 e bn E n 2 m 2 (2n 2 3m 2 ) 1 [ r0 2 cos n 2 m 2 r0 n 2 m 2 r0 2 sin n 2 m 2 r0 bn 1 1 2 4 4
空间轴对称三维柱坐标下，由于轴对称，位移 势函数不随角度变化，只与径向、轴向位移和时 间相关。
2 1 2 1 2 r 2 r r z 2 c 2 t 2 p
2
采用分离变量法求解波动方程。令 Rr * Z ( z ) * T (t ) 得到：
V 0
Vz mc p A2 r
1 2
mc t cos n 2 m 2 r e nz e p 4
2
其中
A1 C
n2 m2
A2 nA1
根据轴对称柱坐标下应力与位移的关系，有
小净距隧道爆破振动的影响分析
小净距隧道爆破振动的影响分析发表时间：2018-07-18T12:07:48.433Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第6期作者：曹德万1 涂丽丽2 黄晓君3 左君4 张书国5[导读] 合理确定小净距隧道的间距以及设置合理的分段爆破参数是维持小净距隧道围岩稳定性的关键。
中建铁路建设有限公司北京 100060摘要：为研究小净距隧道控制爆破对既有隧道的影响情况，结合赤峰至喀左客运专线孙家沟1号隧道爆破振动监测，分析了小净距隧道施工中的爆破振动控制要点以及隧道开挖时的爆破地震波衰减规律。
研究结果显示，应力波的传播随距离的加大而变化较大；合理确定小净距隧道的间距以及设置合理的分段爆破参数是维持小净距隧道围岩稳定性的关键。
关键词：小净距隧道；爆破参数；振动速度；爆破振动分析引言近年来，随着我国铁路建设的大力发展，一种新型隧道结构型式——小净距隧道，介于普通分离式隧道与连拱隧道，其较分离式隧道具有展线、接线难度小，不受地形条件限制，占地少等优势；较连拱隧道又充分发挥了围岩的自承能力，有施工工艺简单、工期较短等优势[1]。
鉴于此，小净距隧道在山区高速公路中得到了越来越广泛的应用。
但由于小净距隧道间距较小，施工中爆破振动对相邻隧道的影响一般都较大，有可能对相邻隧道造成损伤，国内、外已有不少实例证明了这一点[2-3]。
因此，研究小净距隧道施工过程中的爆破振动情况就显得极为必要。
结合孙家沟1号隧道，通过进行现场爆破振动监测，研究后行隧道开挖对先行隧道围岩产生的影响，并提出相应的爆破控制措施。
1 工程背景孙家沟1号隧道位于喀左县境内，隧道进口位于丘前缓坡上，全长803m，为单线隧道，隧道进口与新建京沈客专孙家沟隧道进口段轮廓线间距为3.89m，北京方向上行线孙家沟1号隧道上跨京沈客专孙家沟隧道，跨越长度27m，隧道间内轨顶面高差21.71～22.23m，净土柱间距为9.58～10.10m。
整条隧道同侧线间距≤45m。
岩石爆破损伤断裂的细观机理
第20卷 第3期爆炸与冲击Vol.20,No.3 2000年7月EXPLOSION AND SHOC K WAVE S Jul.,2000文章编号:1001-1455(2000)03-0247-06岩石爆破损伤断裂的细观机理杨小林1,王树仁2(1.焦作工学院,河南焦作 454100;2.中国矿业大学北京校区,北京 100083)摘要:基于现有岩石爆破机理和岩石细观损伤力学,认为岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波的初期动态损伤演化阶段和后期爆生气体作用下的准静态损伤演化阶段,并分别建立了这两个阶段的损伤模型和断裂准则,阐述了岩石爆破损伤断裂的细观理论。
关键词:岩石爆破;应力波;爆生气体;损伤机理中图分类号:TD235 1+1 文献标识码:A1 引 言以往采用的经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;而采用细观力学方法则是深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程的有效手段。
岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波动作用和爆生气体准静态作用两个阶段,由于岩石对动态和静态加载的响应差别较大,因此其损伤断裂机理也有所不同;而且爆生气体对岩石的损伤断裂作用在爆破近区和中远区又不相同。
在爆破近区气体可能要渗入岩石内部裂纹中,裂纹的扩展以气体驱动下的模式扩展;而在爆破中远区的微裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力作用下发生的。
现有的岩石爆破损伤模型[1~2]只考虑了应力波作用下的岩石内部由于微裂纹扩展所造成的损伤问题,显然不能全面合理地反映岩石爆破损伤断裂的实际情况。
在现有岩石爆破损伤模型和岩石细观损伤力学的基础上,我们探讨了岩石在爆炸应力波和爆生气体作用下损伤断裂的基本理论。
2 岩石爆破损伤断裂过程岩石爆破损伤断裂的细观机理是以岩石爆破机理和岩石细观损伤力学为理论基础的。
岩石爆破理论包含两部分内容:一是爆炸应力波的动作用机理;二是爆生气体的准静态作用机理。
矿山开采中的爆破震动与振动控制技术
汇报人：可编辑 2023-12-31
目 录
• 矿山开采中的爆破震动概述 • 爆破震动控制技术 • 爆破震动监测技术 • 爆破震动安全标准与规范 • 未来研究方向与展望
01
矿山开采中的爆破震动 概述
爆破震动的基本概念
01
爆破震动是指矿山开采过程中， 炸药爆炸产生的能量在周围介质 中引发的震动现象。
我国现行的爆破震动安全标准为《爆破安全规程》（GB6722-2014），规定 了不同岩土介质、建筑物和构筑物类型所能承受的地面质点峰值速度和主振频 率。
国外标准
国际上较为通用的爆破震动安全标准为美国矿山安全健康局（MSHA）制定的 《爆破震动标准》（1981版），该标准规定了不同岩土介质、建筑物和构筑物 类型所能承受的地面质点峰值速度和主振频率。
05
未来研究方向与展望
Байду номын сангаас
爆破震动控制技术的创新与发展
智能控制技术
利用人工智能、大数据和机器学习等技术，实现爆破震动控制的 智能化和自主化，提高控制精度和稳定性。
新型炸药和爆破技术的研发
研究新型炸药和爆破技术，降低爆破震动对周围环境和设施的影响 ，提高开采效率和安全性。
综合控制技术
将爆破震动控制与其他采矿技术相结合，形成综合控制方案，实现 采矿过程的全面优化。
02
爆破震动以波的形式传播，会对 周围环境产生影响。
爆破震动的影响因素
01
02
03
炸药量
炸药量越大，爆破震动越 强烈。
药包埋深
药包埋深越浅，爆破震动 越容易传播。
地质条件
地质条件如岩性、地下水 位等对爆破震动传播有较 大影响。
隧道工程爆破振动控制技术研究
隧道工程爆破振动控制技术研究摘要：随着时代的不断发展，人们对交通运输的需求也逐渐上升，各种隧道的建设也在紧锣密鼓地开展。
隧道开挖施工涉及的工艺和相关的技术比较复杂，需要专业技术人员进行操作。
从安全因素来看，隧道开挖施工对环境安全的影响主要是爆破振动影响和开挖引起的围岩应力重分布影响。
在施工前期，隧道的爆破振动易对周围环境产生影响。
因此，对隧道的爆破工作不能够掉以轻心。
关键词：隧道工程；爆破振动；控制技术引言通过对爆破效果和对天然气管道的振动监测结果分析，说明该隧道调整优化后的爆破方案是成功的。
事实证明，只有从实践出发，通过应用各种监测手段，获取大量信息，不断总结、优化，才能取得经济合理、安全可靠的爆破技术方案，也只有将可靠的方案应用于工程中，才能保证周围构造物的安全。
1工程概况目前在建的某高速公路更地坡隧道，位于荔波县水春村北侧，左洞起讫桩号ZK58+083—ZK59+360，总长1277m，纵坡-0.558%；右洞起讫桩号YK58+077—YK59+353，总长1276m，纵坡-0.5%。
隧道右侧为运营中的中缅天然气管道隧道，其中右洞进口端中心线与天然气管道中心距141m，高于天然气管道25.5m；出口端中心线与天然气管道中心距171m，低于天然气管道18.9m；在YK58+787处，二者高差为0，对应水平距离为175m。
隧址区山体由石炭系下统大塘组（C1d）灰岩、泥质灰岩岩体构成，岩体节理裂隙发育，岩石较破碎，隧道洞身围岩岩性主要为：强～中风化的灰岩、泥质灰岩，围岩级别为Ⅳ、V级。
2主要施工方案及控制要点隧道洞身按“新奥法”施工，V级围岩采用预留核心土法施工，每循环开挖进尺按0.5～1m控制；IV级围岩采用台阶法开挖，每循环开挖进尺按2m控制；光面控制爆破；以控制爆破振速为主进行爆破安全控制，爆破对中缅天然气管道的质点振速应控制在1.7cm/s范围内。
3钻孔设备及爆破器材的选择为满足施工安全要求，采用Ф40mm的手持式风动凿岩机进行钻孔，选用Φ32乳化炸药（爆速在4300～4600m/s，比重1.0～1.3），配套使用1-13段导爆管。
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煤
炭
学
报
V o.l 33 N o . 4 A pr . 2008
JOURNAL OF CH I NA COAL SOC IETY
文章编号 : 0253- 9993( 2008) 04- 0400- 05
隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害
杨小林
1 , 2
, 侯爱军 , 梁为民 , 余永强
[ 3] 3
表 1 Tab le 1
分 区
爆破的振动作用分区
Zon es of vibration effects in b lasting
岩石形变特征 开放裂缝和强裂缝发展 产生放射状和平行表面 裂缝剩余的微形变 非线性弹性形变 非线性弹性形变 弹性形变 等效折算距离 /(m kg
- 1 /3
衰减 指数 3 0 2 0 2 0 2 0 1 5 1 0
c c [ 4]
, 即 ( 1)
=
/ 4aK IC ,
为微裂纹发生扩展的临界应力; a 为微裂纹的初始半径 , 由于地下工程的地质条件复杂、围岩
402
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炭
学
报
2008 年第 33 卷
差别大 , 应根据岩层条件和爆炸应力波强度等确定 a 值. 对于爆破远区的弱地震振动区 , 岩体产生弹性振 动 , 根据弹性动力学理论 , 应力 计算式为 = Cv. 式中, 为岩石密度 ; C 为岩石中的纵波波速 ; v 为岩石质点振动速度, 可由现场测试得到 . 2 2 爆破对岩石的损伤作用 为了研究爆炸作用对岩石的损伤和破坏规律, 在相似模拟试件中的不同距离处预埋应变砖 , 应变砖的 配比与模型材料一致 , 尺寸为 2 c m 2c m 2c m, 沿爆破径向布置 2 个测点, 应用超动态应变测试系统对 耦合装药和不耦合装药条件下的爆炸应变波进行测试, 测试到的应变波形如图 1 所示 . 爆破前后采用超声 波检测手段 , 对爆破损伤程度进行测量. 爆炸应变参数和声波测试结果见表 2 .
)
非弹性 介质状态 地震作用区 同上 , 较远处 弱地震振动区
0 1~ 0 6 0 6~ 3 0 3~ 6 6~ 10 10~ 170 > 170
. 根据该分区结果 , 从震源开始到爆破地震影响区总体可分为 3 个
( 1) 非弹性介质状态 . 在 R 6 Q范围内 , 纵波强度最大. 该区域主要是爆炸应力波的作用区 , 应力 波的强度大于岩石的破坏强度 , 岩体产生了塑性变形和破坏, 从爆破对周围环境的影响程度和范围来看, 该区域属于爆炸的直接作用范围, 其研究方法一般采用爆炸动力学的方法 . ( 2) 地震作用区. 在 6 Q R 30 Q范围内, 爆炸地震波振动的主体波由纵波转变为表面波 . 该区 域在岩体的破坏和弹性变形区之间, 爆破地震波的强度小于岩体的破坏强度, 不足以使岩体产生破坏, 但 岩体发生了非弹性形变而产生损伤或失效 , 该范围传播的波有体波和面波 , 可以采用爆炸动力学和弹性动 力学的方法进行研究 . ( 3) 弱地震振动区 . 在 R > 30 Q范围内, 爆炸地震波以表面波为主. 爆炸地震波的强度小于岩体的 弹性极限, 岩体产生弹性振动或损伤 , 对建 ( 构 ) 筑物产生振动危害, 一般采用弹性动力学的研究方法. 在以前的研究中 , 大部分的研究工作是针对弱地震振动区, 即爆破远区的振动问题 , 采用结构物对爆破地 震的响应分析方法来研究结构物的破坏情况 , 往往以介质的质点振动速度作为评价建、构筑物的破坏判 据 . 临近隧道的爆破、近地表的地铁爆破、边坡下的爆破以及坝基上的爆破开挖等工程对于围岩和临近结 构的危害, 爆破地震影响区还可能出现在地震作用区的范围以内 , 因此, 必须研究地震作用区的作用甚至 非弹性介质状态区域的影响.
1 , 2 1 2 2
471023 , Ch ina; 2 C ol lege of C iv il Eng in eering, H enan
Abstract : Based on the rock dam age and fracture m echanism in the e ffects of the exp losive stress w ave and the detonat io n gases, the da m age m echan ism on surrounding rock m ass, the seism ic effects and the sa fe criterion of ex plosion in tunnel b lastin g w ere ana ly zed w ith th eoretica l and experi m ental m ethod . T he safe se ism ic cr iterion and technique rules on excavation blast ing w ere proposed by m easure in g th e se ism ic w aves in the excavation blasting o f Yuan liangshan karst tunnel and Fenghuoshan frozen earth tunne. l K ey w ord s : rock tunne;l excava tio n blasting ; da m age m echanism; se ism ic effects of explosion 在隧道与地下工程的爆破开挖过程中 , 炸药在岩体内爆炸时 , 在将开挖范围内岩石爆破的同时 , 必然 要对保留岩体及周围环境造成损伤和破坏 , 这种损伤由多种效应和多个参数所控制 , 如岩体性质、节理方 向和间距、含水率、材料强度和原岩应力等; 对于 1~ 3 m 的近距离范围 , 除了这些自然限制条件外, 掘 进工作面的开挖技术决定了损伤区范围
3 3 3
3
2 爆破对围岩的损伤作用机理
2 1 岩石爆破损伤作用机理 根据以上的工程爆破作用分区, 对于地铁和隧道等工程开挖爆破危害问题 , 应该考虑地震作用区的作 用甚至非弹性介质状态区域的影响. 根据岩石损伤断裂理论和岩石爆破机理, 岩石在爆炸载荷作用下的损 伤机理分为 2 个阶段: 爆炸应力波作用下的动态损伤断裂初期效应, 该阶段在爆破近区产生宏观裂纹, =
第 4期
杨小林等 : 隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害
401
1 工程爆破作用分区
炸药在岩土等介质中爆炸时, 释放出的能量以不同的作用形式表现出来, 其中冲击波能量占 2 % ~ 20% , 空穴和介质 隆起能量 约占 40 % , 噪声、热 量及无用能量占 40 % ~ 60 % . 从中可 以看出, 用 于破碎和搬运介质的能量只占很少一部分 , 其余的 无用能量中很大一部分以空气冲击波、飞石和爆破 地震等工程灾害方式表现出来 . 而地下工程爆破危 害主要是爆破地震效应, 爆破地震的能量来源是炸 药在岩土介质中的爆炸作用, 在爆破的近区和中区 岩石产生了破坏 , 爆破震源范围内介质承受由剩余 变形产生的荷载 . 表 1 是前苏联根据等效折算距离 ( R = R / Q, 其中 R 为距爆 破点的距离 ; Q 为装 药量 ) 将爆破作用进行分区的结果 区:
( 2)
Table 2 Param eters of stra in w aves and resu lts of
图 1 模拟爆破的应变波 F ig 1 Stra in w aves from laboratory b lasting
50 100
结果表明: 岩石的损伤与应力波的强度和加载条件有关 , 在爆炸应力波作用下 , 岩石损伤破坏呈现脆 性断裂特性 , 损伤随着应变值的增加而加剧; 而应变峰值不是决定岩石损伤破坏的唯一条件, 岩石的爆破 损伤还与应变波的作用时间、爆破参数等因素有关 , 如耦合装药产生的爆炸应力波要比不耦合装药时强度 高、作用时间短 , 对围岩产生的直接损伤就更严重 . 对于一个特定的地下工程 , 爆破损伤影响的岩体范围是有限的, 随着距开挖边界距离增加 , 岩体爆破 [ 5] 损伤逐渐减小. 掘进爆破试验结果 表明 : 爆破对围岩质量的影响范围超过了 25 倍的装药半径距离, 在 该范围内岩体基本质量指标减小了 10 % ~ 30 % . 因此, 围岩稳定性的评价不仅要考虑岩石本身的力学性 质、岩层压力, 还要考虑爆破对其弱化作用, 其影响程度与岩层条件、装药条件和爆破参数等密切相关 .
u
在爆破中区使微裂纹激活并扩展, 此时岩石损伤断裂准则可采用纯脆性损伤断裂准则 :
, 其中
u
为岩石的断裂应力; 爆生气体作用下的损伤断裂后期效应, 该阶段是在爆炸应力波造成的损伤场基础 上产生二次损伤断裂的过程. 从岩石细观损伤力学出发 , 在爆生气体压力场作用下 , 裂纹的扩展是由于局 部塑性变形而造成的 , 可采用准脆性材料的微裂纹扩展条件 = 其中,
[ 2]
. 在钻爆法开挖条件
下 , 爆破技术和爆破参数的选择对损伤区的范围和强度影响很大 , 而控制爆破损伤和危害作用的关键是建 立岩土介质在爆炸作用下的损伤和破坏机理. 因此 , 应用岩石在爆炸作用下损伤断裂的基本理论, 将爆破 近区的破坏、中区的爆破损伤和远区的振动效应作为一个系统来分析 , 研究和应用控制爆破危害的新技术 和监测分析方法 , 制定科学合理的安全控制标准, 是解决爆破施工和爆破危害这一矛盾的关键 .
[ 1]
. 在对地铁、隧道和核废料格控制开挖对围岩稳定性和水导通性的影响程度 . 开挖损伤由两部分组成: 技术方面决定的直接损 伤和由于如原岩应力场的改变引起的二次作用损伤 , 这 2 种作用是互相重叠和很难区分的 . 第 1种作用在 2 m 范围内的围岩占有主要地位 , 而第 2 种作用能够延伸到开挖直径几倍的范围外
收稿日期 : 2007- 04- 16 责任编辑 : 柴海涛 基金项目 : 河南省杰出青年科学基金资助项目 ( 0312000500 ) ; 河南省高校杰出科研人才工程资助项目 ( 2006KY CX 012) 作者简介 : 杨小林 ( 1963 ) , 男 , 湖南邵东人, 教授 , 博士 . T e: l 0379 - 65928999, E - m ai: l yangx@ l hpu edu cn