1、硐室加深孔预裂爆破的振动特征第 22 卷第 4 期2005 年 12 月爆破BLASTINGV01.22No.4Dec.20o5文章编号:1001487X(2005)04004605硐室加深孔预裂爆破的振动特征申振宇,汪旭光,于亚伦,刘宏月 I(1.北京科技大学土木与环境工程学院,北京 100083;2.北京矿冶研究总院,北京100044;3.中铁三局爆破公司,山西太原 030001)摘要:太长高速公路的爆破振动测试分析表明硐室加深孔预裂爆破能够显着地降低硐室爆破所带来的地震效应,有效地解决爆破振动所造成的边坡稳定性,边坡质量和爆区附近建(构)筑物的安全问题.这种改进的硐室爆破技术有利于扩大其
2、适用范围,对同类工程具有一定的参考价值.关键词:硐室爆破;深孔预裂爆破;硐室加深孔预裂爆破; 爆破振动;振动测试分析中图分类号:TD235.34 文献标识码:AVibrationCharacteristicsofChamberandDeep-holePre-splittingBlastingSHENZhenyu?,WANGXuguang,YUYa.fun.LIUI-longgang(1.SchoolofCivilEnvironmentalEngineering.UniversityofScienceTechnologyBeijing.Beijing100083.China;2.BeijingG
3、eneralResearchInstituteofMiningandMemNurgy,Beijing100044,China;3.TheBlastingCorpoftheThirdBureauofChinaRailway.Taiyuan030001.China)Abstract:ThevibrationtestinganalysisofblastinginTaiChangExprasswayshowsthatchamberdeep-holepresplittingblastingCallstrikinglydroptheseismiceffectofchamberblasting,SOitef
4、fectivelySOlVeSsomeproblemsofslopstability,slopqualityandsafetyofbuildingstructurescausedbyblastingvibration.Theimprovedtechniqueofchamberblastingisbeneficialtoextendingitsscopeofapplication.Keywords:chamberblasting;deep?holepre?splittingblasting;chamberdeep.holepresplitting;blastingvi.bration;vibra
5、tiontestinganaly8i81 前言由于硐室爆破的一次爆破装药量多,爆破土石方量大,因此它适用于土石方量集中,工期要求紧的土岩爆破工程,曾在我国得到广泛应用.然而正是因为硐室爆破的一次爆破装药量多,爆炸能级较高,收稿日期:20050901.作者简介:申振字(1971 一).男;北京:北京科技大学和北京矿冶研究总院联合培养博士生.?汪旭光:中国工程院院士.导致其爆破振动大,对爆区附近的房屋,道路和边坡等建(构 )筑物的安全稳定性有很大影响,爆破地震效应尤其引人注目.如何改进硐室爆破技术,降低其地震效应,一直是困扰爆破工程技术人员的难题.在太长高速公路的路基开挖中,采用硐室加深孔预裂一次
6、爆破成型技术,既发挥了硐室爆破的优越性,又降低了硐室爆破所带来的爆破振动负效应,有效地解决了这一难题.第 22 卷第 4 期申振宇等硐室加深孔预裂爆破的振动特征 472 工程概况都需要保护.太长(太原一长治) 高速公路第十四合同段K62+880 一 K63+010 段为双壁石方路堑,石方数量大而集中,开挖工程量为 10.5 万 m,中心最大挖深23.66m,边坡最大开挖高度 44.67m.开挖石方为砂页岩间层,地质单元为构造剥蚀,侵蚀基岩区,地形复杂,沟壑纵横,出露岩石主要为 rI2 砂岩,砂质泥岩.岩石为次坚石,强塌风化状态,局部呈强风化状态.地下水埋置较深,植被较少.K63+054 处为冲
7、积沟,下面是已建好的过水涵洞,K62+844 处也是冲积沟,下面有已修好的滨河 4 号大桥的桥墩,每隔 50m 一个;爆区后面为山峰,山峰背侧为很陡的山坡;爆区前面有一条小河,且距既有榆黄公路 200m,工程项目部紧靠公路的外侧.这些建(构)筑物3 爆破设计根据施工单位提供的地形图,结合现场勘查,综合考虑本工程的地形,地质条件,施工进度要求,爆破安全,施工质量和经济效益等多方面的因素,最终选择硐室加深孔预裂一次爆破成型的爆破方案.鉴于地形与环境条件,当开挖深度大于 25m 时,条形药室分上下两层布置,层距为 16m,上层为 3 硐室,属于单壁路堑爆破,先爆破,形成上部边坡;再开挖和爆破下层的
8、1,2 硐室,属于双壁路堑爆破.在硐室爆破之前,沿爆破开挖线先进行深孔预裂爆破,炸出一条5erfl 宽的预裂缝,用来阻断爆破地震波的传播 ,保护边坡.本设计的平面布置图和剖面图分别如图 1 和图 2 所示,主要爆破参数见表 l 和表 2【】J./裂1j,一,预裂缝 U,212-32-5161-61-2_K63+000990.980970.9609b0qul930K6219102-2242-615I1-3j1-1/L/图 1 硐室加深孔预裂爆破平面布置图图 2 硐室加深孔预裂爆破的剖面图爆破 2005 年 12 月表 1 深孔预裂爆破主要参数1.11.21.31_41-51-62.12-22.3
9、2_42-52-63.13-23.3K62+920K62+920K62+936.5K62+936.5K62+952.5K62+952.5K63+000K63+000K62+985K62+985K62+968.5K62+968.5K62+910K62+932.5K62+932.5K62+955K62+955K62+97512131213121312131213121322.522.51.714.514.515151515121214141515l10.70.760.70.760.80.770.80.770.80.710.80.710.70.780.70.780.80.670.80.670.90.
10、650.90.650.70.77176419l12160234o2160234012121313188420412436263919130.70.8227322.51.714.50.81.033604 爆破振动测试系统4.1DS.lC 型爆破振动测试仪本次测试采用北京矿冶研究总院研制,生产的DSVM-4C 型爆破振动测试仪.该仪器为采用高速微处理器为控制核心的四通道振动测试仪,将 4 个ZCC-201C 型速度传感器输出的电压量或加速度传感器输出的电荷量进行处理,然后由仪器内高速 l2倍 AiD 转换器将此电压量进行量化并将量化结果保存到存储器内,可以分区存储 l0 次测试结果;通过 RS23
11、2 标准串行接口与电脑相连 ,在电脑上用可视化分析软件进行分析,输出测试结果.4.2 测点布置本次爆破振动测试之前,上层 3 条形硐室和深孔预裂爆破已经进行,上层边坡已形成;下层的预裂孔已爆破形成 5cm 宽的预裂缝,同时下层 11,l-2硐室的试爆也已完成.另外,K63+054 处为冲积沟,下面是已建好的过水涵洞,K62+844 处也是冲积沟下面有已修好的滨河 4 号大桥的桥墩,每隔50m 一个;爆区后面为山峰,山峰背侧为很陡的山坡;爆区前面有一条小河,根据地形条件,要达到测试预裂缝降震效果的目的,需要布置 2 条测线,每条测线布置 4 个测点.鉴于爆破现场的地形条件,只能在爆区后面预裂缝外
12、侧的山坡和山顶上布置一条测线,第一个测点布置在距爆心 46.65m 的山坡岩石上,后面每隔 20m 布置一个测点;同时为了比较,在没有预裂缝的滨河 4 号大桥处布置一条测线,第一个测点布置在距爆心 92.50m 的桥墩基座上,后面每隔 50m 布置一个测点,也都布置在桥墩基座上.测点平面布置图见图 3,经过预裂缝的测点布置剖面图见图 2.测点 4测点 3测点 2测点 1预裂缝测点 5 测点 6 测点 7 测点 8图 3 测点布置平面图77777777777771111111右右右右右右右右右左左左左左左第 22 卷第 4 期申振宇等硐室加深孔预裂爆破的振动特征 494.3 宏观观测除了用测振仪
13、测量爆破振速外,还进行宏观观测:对需要保护的边坡,涵洞,房屋和桥墩等建(构)筑物进行观测,并对预裂缝后面一个有裂纹的 5m15133 的区域进行拍照,通过爆破前后的对比,确定硐室加预裂爆破对建(构)筑物的影响.5 爆破振动测试结果5.1 测振仪测试结果爆破以后,将测振仪与电脑相连,读取速度传感器测到的信息,通过电脑的分析处理,得到如表 3 所示的爆破振动测试结果.表 3 爆破振动测试数据5.2 宏观观测结果通过宏观观测,得到如下结果:1)预裂缝后面已经形成的 16133 高的边坡没有发生破坏.2)预裂缝后面事先选定的 513315133 的区域里裂纹未扩展,裂纹条数也没有增加.3)已经修好的桥
14、墩,过水涵洞和工程项目部的房屋等建(构)筑物没有发生破坏.6 爆破振动测试分析爱-一 *卜誊书毒善,崧测点卜寸f 卜_带_1 簟卜_t测点 1图 4 通过预裂缝传播的振速波形图坶 Bm:.-2,683em/s:Ill:V母一等 扣一叫一十 q一-_ _i 拍 c 扭:V受襄-一斗一中酶稀睁叫呻*一十 1./liI 一一 j.三一.一i.,.1_-.,.三墨三囊?一 h 唾“r 4Jp_一曲-H?h f.L. 一.I-.一上 .照图 5 未通过预裂缝传播的振速波形图由于地形条件的限制,K63+054 处为冲积沟,下面是已建好的过水涵洞,K62+844 处也是冲积沟,下面有已修好的滨河 4 号大桥
15、的桥墩,每隔 5Om 一个;爆区后面为山峰,山峰背侧为很陡的山坡;爆区前面有一条小河,考虑到硐室爆破的装药量较大,为 2639kg,爆破后松动的岩石沿爆区前方山坡向下面滚动,而且个别飞石的飞散距离较远,因此在本次测试中,为了测振仪和人员的安全,无法在爆区前部的预裂缝后面布置测点,只能在爆区后部的预测点 5测点 6测点 7测点 8裂缝后面的山坡上布置测点.另外,同样由于地形条件的限制,再加上安全方面的考虑,测定未通过预裂缝的爆破地震波传播及其衰减规律的测点也只能布置在爆区一侧已修好的桥墩上,以利于保护传感器,测振仪和测振人员的安全.爆前先根据最大一段装药量,爆心距,按照萨道,3/-A-夫斯基公式:=Kfl 选择合适的 K,a 值,预先,J【,
