地下洞室开挖爆破综述
地下工程岩爆及其风险评估综述
地下工程岩爆及其风险评估综述整理：snowsw(原创）上传：yeguiren 来源：水利工程网 2005-04-19 00:001．岩爆的数学描述在分析岩爆发生机制时，人们注意到，地下洞室岩爆是岩体由于几何及力的边界条件发生变化导致岩石材料力学性质发生改变，从而导致岩体突然失稳。
这种失稳是一种突变现象，它具有多个平衡位置、突跳、滞后、发散和不可达等特点。
应用现代数学中的突变理论可以对此过程进行较好的描述，例如初等突变理论中的尖点突变模型[10,11]。
尖点突变模型的标准势函数为[12]：（1）式中，为势函数，为状态变量，为控制变量。
令，可以确定其平衡位置，如下式。
（2）方程实根的数目由判别式决定。
根据突变理论，为稳定的平衡，为不稳定平衡，为两者间的转折点。
同时，在状态－控制变量空间中，曲面Ｍ: 称为平衡曲面，参数空间曲面B: 称为分叉集，如图1所示。
在平衡曲面的上、中、下三叶分别代表可能的三个平衡位置，其中上下叶为稳定平衡，中叶为不稳定平衡。
图1 尖点突变模型[12]用尖点突变模型可以对岩爆现象进行解释。
设为表征洞室稳定状态的变量，为影响洞室稳定性的变量，在图1中可以观察到不同的路径上洞室的稳定状态发生的变化。
路径始终处于上叶，在该路径上洞室一直处于稳定的平衡状态。
虽然该路径上洞室也有可能进入破坏状态，但这种破坏是一个连续的过程，如围岩较软，其单轴抗压强度较低，高地应力区的应力值超过了岩石的长期强度，洞室出现加速蠕变直至破坏的一种流变过程，而不是突然失稳。
路径开始处于稳定平衡的上叶，当到达上叶与中叶的皱折时，系统由稳定向非稳定过渡。
此时若围岩受到轻微的扰动，如爆破振动导致控制变量发生微小变化，路径继续往前时，洞室的状态不可能进入中叶，因为中叶是不稳定的亦即不可能达到的状态，洞室控制变量经过调整，其状态直接跳跃到下叶，发生岩爆，洞室失稳。
该路径下洞室的状态的不连续变化称之为突变。
由于岩爆与围岩的储存和释放的能量有关，因此一般从能量角度对洞室和围岩组成的系统进行定量分析。
地下建筑工程2钻爆法开挖
周边孔应尽量同时起爆
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第二十一页，编辑于星期六：二十一点 一分。
四、隧洞的钻爆参数设计
（1）炮孔直径 炮孔直径对凿岩生产率、炮孔数目、单位体
积耗药量和洞壁的平整程度均有影响 必须根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能
等综合分析，合理选用孔径 一般隧洞开挖爆破的炮孔直径在32～50mm之
间，药卷与孔壁之间的间隙一般为炮孔直径 的10%～15%
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（2）炮孔深度
炮孔深度是指炮孔底至开挖面的垂直距离 合适的炮孔深度有助于提高掘进速度和炮孔利用率 随着凿岩、装渣运输设备的改进，目前普通存在加长炮孔深度
以减少作业循环次数的趋势
确定炮孔深度的因素
q——爆破每立方米岩石所需的炸药单耗，kg/m 3
L——炮孔深度或设计循环进尺，m S——开挖断面面积，m 2
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（5）总装药量的分配 每一循环总的装药量Q应分配到各个炮孔中去
炮孔类型不同，装药量不同
当采用直孔掏槽时，掏槽孔可适当增加10%～20%，以
保证掏槽效果
炮孔装药系数a值（装药长度与炮孔全长的比值）
围岩类别 炮孔名称
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ、Ⅴ
掏槽孔 崩落孔 周边孔
0.65～0.8 0.55～0.7 0.6～0.75
0.60 0.50 0.55
0.55
0.5
0.45
0.4
0.45
0.4
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五、 隧洞开挖循环作业
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最新岩爆发生的机理分析及防治措施综述
岩爆发生的机理分析及防治措施综述岩爆发生的机理分析及防治措施综述摘要：深部洞室的岩爆已成为水利、隧道、深部采矿工程建设的突出问题。
近年来，我国在深部采矿，隧道开挖等工程领域快速发展，由于工程经验相对较少，且多数理论研究成果很难解释岩爆的发生机理，因此对岩爆的发生机理及防治措施研究显得尤为重要和迫切。
通过介绍已有的岩爆发生机理，比较现有的岩爆发生机理，指出各岩爆机理的优缺点，并提出需要改进的部分，并对相关的隧洞工程总结有效的防治措施。
最后结合当前的研究现状提出几点见解，以期为岩爆区的工程设计、施工建设提供有益参考。
关键词：岩爆；地应力；应变能；隧洞；断裂力学E-mail：ambitiousxjfeng@引言自1738年在英国锡矿坑道中首次发现岩爆现象以来，各国在深部地下工程中的岩爆现象越来越多，这与人类不断向深部开采资源，发展地下空间的活动密切相关。
岩爆作为一种人类地下深部工程活动的产物，其定义众多，目前尚未有统一的认识。
广泛被接受的定义：在高地应力深部地下洞室中，脆性岩石卸荷造成存储的应变能突然释放，使洞室围岩出现崩落，甚至弹射并伴随爆裂声的一种动力失稳现象[1]。
岩爆的发生会给工程造成巨大的损失，严重的情况会造成大型机械设备的损坏以及人员的伤亡，因此对深部岩石的岩爆现象研究显得特别重要。
随着矿山、水利水电、铁路公路交通隧道等工程向深部发展，岩爆作为一种地质灾害现象，其发生越来越频繁。
[2]岩爆作为一种复杂的深部地下工程活动现象，其发生原因受多种因素的影响，因此对岩爆形成的机理研究以及准确预测显得特别困难。
为解决当前我国深部地下工程活动中的地质灾害问题，需要对岩爆发生的力学机理，物理现象做深入的研究，结合室内试验，现场试验以及现场检测对其发生的时间，发生的强度、烈度做进一步精确的预测。
我国自1933年在抚顺胜利煤矿报道岩爆事故以来，已记载了大量的工程岩爆事故，特别近几年来，随着我国不断向深部地下空间发展，岩爆现象发生频繁。
洞室爆破详解
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1．正常松动爆破 在解理裂隙发育、可以保证爆岩大块率较低的地方，宜采用松动爆破；在爆岩可以靠重力作用滑移 出爆破漏斗的陡坡地段，也可采用松动爆破。 一般药包的最小抵抗线小于15～20m。单位耗药量应在0.5kg/m3左右、爆堆集中、对爆区周围岩 体破坏较小。
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WW
W1
W2
W3
（a）单层单排双侧作用药包
（b）单层多排药包主药包双侧作用辅助药包单侧作用
W1
W2
（C）单层双排单侧作用药包
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Wp Ws
Wp Ws
（d）单层单排双侧不对称作用药包
（e）单层双排单侧作用的不等量药包
图7-3 山脊地形药包布置 27
2．斜坡地形的药包布置 当地形平缓、爆破高度较小，最小抵抗线与药包埋置深度之比=0.6～0.8时，可布置单层单排或多排的 单侧作用药包。如图7-2a、b所示。当地形陡，＜０.6时，可布置单排多层药包，如图7-2ｃ所示。
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凡条件允许布置抛掷药包，能将部分岩石抛出爆区者，应考虑采用抛掷爆破方案。抛掷爆破对强松动爆破也能将大量岩石抛出时， 就不应采用标准抛掷爆破或加强抛掷爆破。
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４．扬弃爆破 在平坦地面或坡度小于30°的地形条件下，将开挖的沟渠、路堑、河道等各种沟槽及基坑内的挖方 部分或大部分扬弃到设计开挖范围以外，基本形成工程雏形的爆破方法，称为扬弃爆破。
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为了保证爆破土岩沿方向抛出，并获得最大的抛掷距离，一般主药包的埋置深度和最小抵抗线之间
应满足
，且最小抵抗线与水平面的夹角以45°为宜。辅助药包一般提前于主药包1～2s爆破，
坪头水电站地下洞室开挖技术综述
坪头水电站地下洞室开挖技术综述
周 志辉
（ 中国水利水电第ｊ ｋ － ｒ 程局有 限公司 。湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ７）
【 摘
要】 坪 头水 电站是 美姑 河干流规 划 “ 一 库五级”开发 方
案 （ 牛牛坝 、瓦洛、瓦吉吉、柳洪、坪 头 ）最下游的一个梯级 电站 。 根 据 实际 开 挖 揭 露 显 示 ：地 下 洞 室 围岩 大部 分 为 细 晶 白云 岩 Ｖ 类 岩 石 ，且 围岩层厚极薄稳定性极差 ，对 开挖和 支护要 求极高 ， 把握 不
到位极 易产 生塌方事故 ，对人 员的安全 和工程进度都会造 成极大的
影响。本文 以引水 隧洞及压 力管道段 为例提 出对软 弱 围岩 条件下洞
室开挖的关键控制点细晶 白云岩 ；新奥法
１ 工 程 概 况
坪头水 电站是美姑河干流规划 “ 一库五级”开发方案 （ 牛牛坝、 瓦洛、瓦吉吉、柳洪 、坪头 ）最下游 的一个梯 级电站 ，该 电站为低 闸引水式 ，地下厂房 ，无 防洪 、灌溉 、漂木等 综合 利用要 求。坪头 水 电站工程位于凉 山州美姑 、昭觉 、雷波三 县交界处 ，工程区位于 夏炎冬寒的高山峡谷地带 ，海拔高程 ６ Ｏ Ｏ ～１ ４ ０ ０ ｍ 。 ２ 施 工 技 术 总体 规 划 引水隧洞及压 力管道平段开 挖支 护顺序 ：先由阀室交通洞、压 力管道中平段施工支洞 、压力 管道 下平 段施 工支洞进入各工作面 ， 根据各种实 际情况采取各种开挖形 式，支护 超前或跟进施工； 阀室 交通洞负责 引水隧洞 的开挖支护 的施工 通道 ；压力管道中平段施工 支洞负责压力管道 中平段 的出渣通道 ；压力 管道下平段施工支洞负 责压力管道下平段施工通道 。 引水 隧洞及压 力管 道平段在 阀室交通洞及施工支洞工作面移交 后 ，就 可 进 行 引水 隧洞 及 压力 管 道 上 、 中 、 下 三 层 六 个 工 作 面 的开 挖支护施工 ，开挖 出渣每 个台阶均有施 工支洞做为通道 ，视情况采 用人工开挖辅 以机械配合 或手 风钻钻孔爆破 开挖。本文只对于平洞 开挖做各种技术论述 。 ３开挖 过程控制措 施 ３ ． １ 主 要技 术 措 施 针对 上游柳洪 电站隧洞开挖施工 中出现的地质情况 ，加 上本项 目勘察单位提供 的地质情况 ， 坪头水 电站地质条件可 以说是相 当差 ， 因此在开挖全过程 中，一定要全面应用新奥法施工 ，对开挖全过程 均要特别注 意预 支护或及 时支护，尽量优化开挖方案 ，主要技术控 制 要 点如 下 ： （ １ ）选择地质条件较好的位置作为开洞 口、开洞 口处或 分洞 口 处进行拱架和锚杆提前支护 ； （ ２ ）隧洞正常开挖根据地质条件选择各种方式，围岩差 或很差 或者甚至是属于土 围岩 的洞段 ， 采取锚杆或 自进式锚杆 （ 必要 时采取 管棚） 超前支护 ，人工或设备挖掘安拱架位置进行整体超前支护 ； （ ３ ）对 于岩 石段提 前进行 爆破试验 ，优 化钻爆 参数 ，开挖料粒 径满足 出渣 设备 要求。爆破试验对孔网参数 、保护层 厚度 、起爆 网 络 、单耗药 量、预裂线装药密度等钻爆参数进行优化 ，以选择最佳 钻爆参数 。
地下隧道爆破施工技术
地下隧道爆破施工技术地下隧道建设是现代城市化进程中的重要组成部分，而地下隧道的爆破施工技术在其中起着至关重要的作用。
爆破施工技术不仅可以提高隧道工程的效率和质量，还能有效解决地下土层的巨大阻力，使得困难的地质条件下的隧道建设成为可能。
一、地下隧道施工的挑战地下隧道建设面临多重挑战，首先是地下土层的复杂性。
地下土层的组成和性质各异，有的地方是坚硬的岩石，有的地方是松软的黏土和砂砾。
对于坚硬的岩石地层，施工难度主要体现在开挖和支护上，而对于松软地层，稳定性和承载力是施工过程中需要解决的主要问题。
其次，地下水位的高低也是隧道施工的关键因素。
地下水位的存在会增加隧道开挖的风险，容易导致塌方和水灾等意外事故的发生。
因此，在施工过程中，必须采取相应措施，有效控制地下水的流动。
最后，施工周期的紧迫性也是地下隧道建设的挑战之一。
隧道作为城市交通和供水、供电等基础设施的重要组成部分，往往需要尽快建成投入使用。
因此，施工过程中必须高效快速地完成各项工作，确保项目按时交付。
二、地下隧道爆破施工技术的应用地下隧道爆破施工技术是一种常用的施工方法，通过在岩石或固土中引爆炸药，达到开挖隧道的目的。
该技术可以分为控制爆破和预裂爆破两种方式。
控制爆破是一种更加安全和精确的爆破方式，通过合理的设置爆破参数和控制爆破孔的排列，控制爆破施工可以最大限度地减少振动和冲击，从而降低对周边环境和结构物的影响。
这种方法在城市地下隧道建设中被广泛应用。
预裂爆破是一种在地下岩石中设置预裂缝，然后进行爆破以进行有效开挖的方法。
该技术可以大大提高爆破效果，降低对周边土体的影响，同时可以减少机械开挖的工作量，节约成本。
此外，在地下隧道爆破施工中，还有一些辅助技术被广泛使用。
其中，钻孔技术是一种常见的施工工艺，通过在地下隧道的探头周围钻孔，为爆破工作提供必要的支持。
地下巷道模拟技术则可以通过计算机仿真的方法，模拟爆破场景并得到合理的爆破参数。
三、地下隧道爆破施工技术的发展趋势随着科技的不断进步，地下隧道爆破施工技术也在不断革新和完善。
爆破计算方法与爆破荷载模拟综述
E 21 E 22 E 23 E 24 E25 E 26
E 31 E 32 E 33 E 34 E35 E 36
E=
( 2)
E 41 E 42 E 43 E 44 E45 E 46
E 51 E 52 E 53 E 54 E55 E 56
第4期
张孜勤. 爆破计算方法与爆破荷载模拟综述
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响等优点。 114 复合遗传算法
在爆破震动监测中, 由于爆破冲击荷载、岩体地 质条件、测点位置等外界条件复杂多变, 采用遗传算 法处理质点震动测试参数时, 参数解往往产生多峰 值性, 影响参数解的精度和收敛速度。同时伴随运 算进行, 种群多样性逐 渐降低, 种群个体之间 的交 叉、变异的有效性减弱, 出现随机漫游, 使最佳值提 早收敛, 产生早熟现象。而单纯形加速法是一种试 探性的求优方法, 它通过比较函数值大小来判断函 数变化的大致趋势, 并作为搜索方向的参考, 逐步逼 近最优解, 该方法具有较强的局部搜索能力。故用 遗传算法进行计算的中后期阶段引入单纯形加速法 构成复合遗传算法[ 3] , 通过比较适应值大小引导搜 索方向, 进行复合搜索求解。充分地发挥遗传算法 和单纯形加速法在全局和局部搜索能力。 115 体积平衡法
遗传算法[ 3] ( 简称 GA ) 是一种处理多 值极点、 设计变量离散等全局优化问题的算法, 它根据达尔 文进化理论思想, 模拟生物界/ 优胜劣汰, 适者生存0 法则, 将选择、杂交和变异等引入算法中, 通过构造 一组初始可行解群体, 以适应度函数指导随机化搜 索方向, 逐渐朝着最优解方向进化。该算法对目标 函数具体形态没有要求, 也不依赖函数梯度信息影
够接近。
212 爆破荷载的数值模拟 数值模拟方法是通过采用接近实际的数学物理
论述隧洞钻爆开挖施工工艺技术
论述隧洞钻爆开挖施工工艺技术发布时间：2021-08-06T16:02:02.984Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：司家鑫[导读] 摘要：我国基建技术已经是世界范围内的佼佼者，其中隧洞工程中的钻爆开挖技术是我们主要应用的，这不仅提高了我们工程的安全性和可靠性，也提高了我们在国际舞台中的竞争优势。
广东华隧建设集团股份有限公司摘要：我国基建技术已经是世界范围内的佼佼者，其中隧洞工程中的钻爆开挖技术是我们主要应用的，这不仅提高了我们工程的安全性和可靠性，也提高了我们在国际舞台中的竞争优势。
在用该方法进行项目施工的时候，我们不能固步自封，还要对这一方法进行探索和完善，对其各方面的参数进行研究，根据不同的地质环境，在不同的施工阶段做出相应的处理，这样才能促使工程顺利完成。
关键词：隧洞；钻爆开挖；施工工艺技术一、隧洞开挖1.1洞口开挖一干渠隧洞进洞方案采用管棚法，即利用型钢预先在洞外防护管棚，在管棚内进行隧洞开挖。
修整隧洞进口段自然边坡，确保进洞口坡面高于隧洞顶约2m。
沿洞脸周边钻孔，埋入直径50mm×5mm无缝钢管，用灌浆机对小导管周围岩体进行用早强水泥固结灌浆。
在洞口处用工字钢、钢筋、混凝土做成支护明洞，利用支护明洞保护开挖隧洞。
在明洞内利用机械配合人工开挖，每循环进尺不宜超过0.80m。
必要时辅以浅炮孔、小药量、微震动，保护周围岩体。
管棚法进洞具有破坏自然山体少、保护地表植被、明挖工作量小的优点。
值得在工程实践中推广应用。
1.2洞身开挖隧洞主洞开挖时，常规洞段采用光面爆破法。
光面爆破能保持了围岩完整性，不产生或很少产生炮震裂缝；在裂隙发育的地层中，能避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性。
隧道成型规整，减少了隧洞超挖量，节省衬砌量，提高了施工进度，降低工程成本。
一般情况下，每循环开挖进尺不宜超过1.50m。
在断层及破碎带及地下水丰富等不良地质段，采用机械松动围岩人工辅助修整轮廓面的方式开挖，但存在开挖进度缓慢，需投入人工较多，生产效率不高，施工成本较高等问题。
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地下洞室开挖爆破综述
蒋键;高必华
【期刊名称】《长江科学院院报》
【年(卷),期】2003(020)0z1
【摘要】综合介绍了水利水电地下工程洞室群开挖爆破技术取得的成就和发展水平,阐述了地下厂房洞室群的开挖方法和施工程序,以及光面爆破、预裂爆破在厂房洞室、吊车梁岩台、竖井和在交叉洞室开挖中的应用.同时还介绍了隧洞开挖快速光爆应注重的几个技术问题.
【总页数】4页(P32-34,37)
【作者】蒋键;高必华
【作者单位】中国水利水电第十四工程局,云南,昆明,650041;中国水利水电第十四工程局,云南,昆明,650041
【正文语种】中文
【中图分类】TV542
【相关文献】
1.湛江国储地下水封洞库工程主洞室顶拱层r开挖爆破试验研究 [J], 符淋坤;成传欢;李鹏;栗占东
2.地下洞室开挖爆破综述 [J], 蒋键
3.大型地下水封石洞油库工程洞室群中下层开挖爆破方案试验研究 [J], 周永力;赵晓;孙海江;李鹏
4.临近核反应堆地下洞室群开挖爆破控制技术 [J], 石维南
5.大型地下洞室开挖爆破破坏影响范围 [J], 陈俊桦;张家生;李新平
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