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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
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