高原凍土隧道爆破技術(shù)

高原凍土隧道爆破技術(shù)淺析1****隧道簡介某高原凍土隧道海拔4900~5100m；圍巖為三疊系板巖夾片巖，多小型層間錯(cuò)動，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖層中分布薄層裂隙冰；山坡為坡積角礫土、碎石土、洪積碎石土；隧道最大埋深110m，年平均氣溫-3.6~-5.2℃。2探討的目的****隧道為多年凍土隧道，以前對非凍土隧道研究比較多，多年凍土隧道在國內(nèi)乃至國外幾乎沒有，社會是向前發(fā)展的，因此收集有關(guān)凍土隧道施工的資料，并進(jìn)行探討和研究是有必要的；高原環(huán)境很脆弱，一旦破壞，很難恢復(fù)，對保護(hù)凍土環(huán)境也具有特別重要的意義。3初步分析****隧道為多年凍土隧道，凍土就是由冰和巖石共同形成的。它的特性既不是巖石，也不是冰；雖然有人研究過冰和巖石的特性有點(diǎn)相似，但兩者畢竟是有差別的，通常冰在融點(diǎn)附近有一固定的溫度，即便是小小的壓縮，其晶格就會遭到破壞，冰即變成水，其相性發(fā)生變化，這就大大改變了它的特性，而巖石就不會有這種情況，這就是巖石跟凍土不一樣的地方。4數(shù)據(jù)收集、爆破設(shè)計(jì)我們對****隧道進(jìn)口IV級圍巖爆破進(jìn)行了細(xì)致的觀察，收集了有關(guān)的一些數(shù)據(jù)，****隧道進(jìn)口端IV級圍巖多為板巖夾片巖，以板巖為主，局部夾片巖，淺灰色，灰黑色，變晶結(jié)構(gòu)；板巖為板狀構(gòu)造，片巖為片狀構(gòu)造；巖體多柔皺、破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，有明顯的薄冰夾層，冰層有的甚至達(dá)10cm厚以上，局部片巖為粘土狀，節(jié)理、裂隙發(fā)育的原因是水變成冰，體積增大凍脹作用的結(jié)果，尤其淺埋地段受季節(jié)變化的影響，冰水的轉(zhuǎn)換，圍巖破碎程度更為明顯。根據(jù)****隧道開挖斷面（IV級圍巖為78㎡）、圍巖性質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)、節(jié)理發(fā)育程度和炸藥性能等因素，經(jīng)多次調(diào)整（每次進(jìn)尺3.0m），確定如下爆破參數(shù)：4.1炮眼數(shù)量及布置4.1.1炮眼數(shù)量N=（q×s）/（η×r）其中q----單位立方米的炸藥消耗量，取0.43kg/m3s----開挖斷面面積，取78㎡η----炮眼利用率，取0.90r----每米炮眼長度的裝藥量，取0.35kg/mN=（0.43×78）/（0.90×0.35）=107（個(gè)）4.1.2掏槽眼的確定掏槽眼采用垂直楔形掏槽，施工中取炮眼與工作面夾角70°，兩排炮眼間距為0.70m，炮眼數(shù)量6個(gè)為宜，見圖一：圖一掏槽眼布置圖（單位：cm）4.1.3周邊眼的確定根據(jù)爆破參數(shù)的確定原則，炮眼壁上產(chǎn)生的沖擊壓力不應(yīng)大于處于體積壓力狀態(tài)下巖石的抗壓強(qiáng)度，而應(yīng)大于巖石極限抗拉強(qiáng)度。即：[δ]pEL<[δ]cdL則：E<[δ]c/[δ]p×d=K×d式中：[δ]p----巖體極限抗拉強(qiáng)度（kg/cm2）[δ]c----巖體極限抗壓強(qiáng)度（kg/cm2）d----炮眼直徑（㎝）E----周邊眼間距（㎝）K----孔距系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)拱部K取10，則E=35㎝，邊墻K=12，則E=45㎝。④全斷面炮眼布置圖，見圖二：圖二IV級圍巖炮眼布置圖（單位：cm）4.2炸藥的選用及裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)炸藥選用常見的2#巖石乳化炸藥，各炮眼裝藥見炮眼裝藥數(shù)量表：炮眼裝藥數(shù)量表名稱炮眼裝藥共計(jì)藥卷個(gè)數(shù)編號個(gè)數(shù)深度φ25藥卷（106gg/卷）個(gè)m卷掏槽眼163.21696擴(kuò)槽眼283.216128輔助眼3163.012192內(nèi)圈眼433.0618拱部周邊眼5323.0264邊墻周邊眼5263.0378底板眼593.014126底角眼573.01595總裝藥量（kgg）84.48裝藥結(jié)構(gòu)，見圖三：圖三從爆破效果看，輪廓線比較平整光滑，拱部炮眼殘痕達(dá)75%~80%，邊墻為65%以上，最大超挖0.2~0.3m，主要發(fā)生在起拱線附近，原因是鋼格柵緊跟，鉆眼角度偏大所致。5討論同以往資料相比較，同級圍巖，同斷面隧道開挖，凍土隧道用藥量要小，周邊眼間距也要求小一些。原因是當(dāng)炸藥爆炸時(shí)，產(chǎn)生巨大的爆炸沖擊壓力波向四周擴(kuò)散，由于巨大壓力波的作用，達(dá)到冰融點(diǎn)所固有的溫度，冰即變成