爆破工程地質(zhì)課件

爆破工程地質(zhì)1.巖石基本性質(zhì)和特點2.巖石的可爆性分級3.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響4.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題5.爆破工程地質(zhì)勘察爆破工程地質(zhì)1.巖石基本性質(zhì)和特點11.巖石基本性質(zhì)和特點巖石分類巖漿巖花崗巖、輝綠巖、玄武巖等沉積巖石灰?guī)r、砂巖、頁巖、礫巖等變質(zhì)巖大理巖、石英巖、千枚巖等1.巖石基本性質(zhì)和特點巖石分類21.巖石基本性質(zhì)和特點巖體結(jié)構(gòu)面有如下類型：——巖層及層理：巖層是由同一巖性組成的有兩個平行的界面所限制的層狀巖體；層理是一組互相平行巖層的層間分界面。相鄰兩個層理面的垂直距離稱為巖層厚度，厚巖層較薄巖層的工程力學性質(zhì)好?！薨櫍耷褐笌r層的某一個彎曲。向上彎曲稱為背斜，向下彎曲稱為向斜。褶曲巖層受構(gòu)造影響較大，巖體的工程力學性質(zhì)較差。1.巖石基本性質(zhì)和特點巖體結(jié)構(gòu)面有如下類型：31.巖石基本性質(zhì)和特點巖體結(jié)構(gòu)面有如下類型：——節(jié)理、裂隙：指自然巖體的開裂或斷裂。如裂縫兩側(cè)的巖體沒有沿裂面發(fā)生明顯的位移或僅有微小位移的稱為節(jié)理。節(jié)理裂隙越發(fā)育，巖體的工程力學性質(zhì)越差?！獢鄬樱簬r體發(fā)生斷裂且兩側(cè)巖石沿斷裂面發(fā)生較大移動的構(gòu)造。斷層錯開的兩個面叫斷層面，處在斷層面上方的巖體叫上盤，而處在下方的巖體叫下盤，上下盤錯開的距離叫斷距?！?、劈理：片理指巖石可順片狀礦物揭開的性質(zhì)，其延伸不長；劈理則是一些平行排列的密集的裂隙面，它與片理共同的特點都是細小又密集地將巖石切成小薄片。1.巖石基本性質(zhì)和特點巖體結(jié)構(gòu)面有如下類型：41.巖石基本性質(zhì)和特點巖體結(jié)構(gòu)面在空間的位置狀態(tài)稱做巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，通常用走向、傾向、傾角三個要素來表示，稱為產(chǎn)狀三要素。走向—傾斜巖層層面與水平面交線的方向。傾向—巖層層面上與走向線垂直的向下傾斜線的方向，傾向與走向相差90°。傾角—巖層傾斜的角度。1.巖石基本性質(zhì)和特點巖體結(jié)構(gòu)面在空間的位置狀態(tài)稱做巖體結(jié)構(gòu)51.巖石基本性質(zhì)和特點方位角表示法：以正北(N)為0°，按順時針方向旋轉(zhuǎn)，到正東(E)為90°，正南(S)為180°，正西(W)為270°，再轉(zhuǎn)到正北為360°。方位角表示法一般記傾向和傾角，記成傾向∠傾角，傾向加或減90°即為走向。如130°∠30°表示巖層的產(chǎn)狀為傾向130°，傾角30°，走向為130°+90°=220°。象限角表示法：把全方位分成北東(NE)、南東(SE)、北西(NW)和南西(SW)四個象限，按走向和傾向、傾角所在象限的位置和角度來表示。如上述巖層產(chǎn)狀走向220°，屬SW象限，在該象限內(nèi)的角度為220°－180°=40°；傾角、傾向130°屬SE象限，因此該巖層產(chǎn)狀記作S40°W／130°SE。1.巖石基本性質(zhì)和特點方位角表示法：以正北(N)為0°，按順61.巖石基本性質(zhì)和特點巖石的主要物理性質(zhì)(1)密度ρ密度指巖土的顆粒質(zhì)量與所占體積之比。常見巖石的密度在1100～3000kg·m-3之間。(2)容重容重指包括孔隙和水分內(nèi)的巖土總重力與總體積之比。容重與密度相關(guān)，密度大的巖石其容重也大。隨著容重(或密度)的增加，巖石的強度和抵抗爆破作用的能力也增強，破碎和移動巖石所耗費的能量也增加。在工程實踐中也用公式K=0.4+(/2450)2(kg·m-3)，來估算標準拋擲爆破的單位用藥量值。(3)孔隙率孔隙率指巖土中孔隙體積(氣相、液相所占體積)與巖土的總體積之比。常見巖石的孔隙率一般在0.1%～30%之間。隨著孔隙率的增加，巖石中沖擊波和應力波的傳播速度降低。1.巖石基本性質(zhì)和特點巖石的主要物理性質(zhì)71.巖石基本性質(zhì)和特點巖石的主要物理性質(zhì)(4)巖石的風化程度巖石的風化程度指巖石在地質(zhì)內(nèi)營力和外營力的作用下發(fā)生破壞疏松的程度。一般來說隨著風化程度的增大，巖石的孔隙率和變形性增大，其強度和彈性性能降低。所以，同一種巖石常常由于風化程度的不同，其物理力學性質(zhì)差異很大。巖石的風化程度用未風化、輕微風化、中等風化和嚴重風化劃分。(5)巖石波阻抗巖石波阻抗指巖石中縱波波速C與巖石密度ρ的乘積。巖石的這一性質(zhì)與炸藥爆炸后的能量傳遞給巖石的效率有直接關(guān)系。通常認為選用的炸藥波阻抗若與巖石波阻抗相匹配(接近一致)，則能取得較好的爆破效果。1.巖石基本性質(zhì)和特點巖石的主要物理性質(zhì)81.巖石基本性質(zhì)和特點巖石的主要力學特性(1)巖石的變形特征1）彈性：巖石受力后發(fā)生變形，當外力解除后恢復原狀的性能。2）塑性：當巖石所受外力解除后，巖石沒能恢復原狀而留有一定殘余變形的性能。3）脆性：巖石在外力作用下，不經(jīng)顯著的殘余變形就發(fā)生破壞的性能。1.巖石基本性質(zhì)和特點巖石的主要力學特性91.巖石基本性質(zhì)和特點(2)巖石的強度特征巖石強度是指巖石在受外力作用發(fā)生破壞前所能承受的最大應力，是衡量巖石力學性質(zhì)的主要指標。1）單軸抗壓強度：巖石試件在單軸壓力下發(fā)生破壞時的極限強度。2）單軸抗拉強度：巖石試件在單軸拉力下發(fā)生破壞時的極限強度。3）抗剪強度：巖石抵抗剪切破壞的最大能力。(3)彈性模量E巖石在彈性變形范圍內(nèi)，應力與應變之比。(4)泊松比υ巖石試件單向受壓時，橫向應變與豎向應變之比。1.巖石基本性質(zhì)和特點(2)巖石的強度特征102.巖石的可爆性分級

巖石爆破性是表征巖石抵抗爆破難易程度的指標，是巖石自身的固有屬性與其爆破效果的綜合效應。最早的分級方法是17世紀F.Hoffmann(霍夫曼)提出的按開挖方法(爆破或不爆破)和開挖工具的不同，將巖石分為6類。1889年F.Rziha(齊哈)提出按開挖工具、開挖消耗的炸藥量和人工將巖石分為4類9級。1926年前蘇聯(lián)M.M.ΠyЛoToЦИяkнoB(普洛托季亞可諾夫)提出以巖石堅固性系數(shù)f為主要判據(jù)，將巖石分為10級，即著名的普氏分級法。2.巖石的可爆性分級

巖石爆破性是表征巖石抵抗爆破112.巖石的可爆性分級

我國巖石爆破性分級走過了爆破性指數(shù)分級，穩(wěn)健模糊動態(tài)分級和礦巖可鉆性、可爆性和穩(wěn)定性綜合分級等研究歷程，按其觀點和分級準則的不同，可以分為以巖石強度、單位炸藥消耗量、彈性波速度、工程地質(zhì)參數(shù)以及巖石爆破能量等為準則的五類。級和類的區(qū)別2.巖石的可爆性分級

我國巖石爆破性分級走過了爆破123.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響

在巖體爆破中，爆破區(qū)的地形條件和地質(zhì)條件對爆破設(shè)計、爆破安全、爆破效果和爆破成本有著重要的影響。其中，地形條件主要對大規(guī)模的硐室爆破起作用，而地質(zhì)條件有時在小方量的巖土爆破中也必須給予相當?shù)闹匾?。地形條件對爆破作業(yè)的影響(1)因地制宜地選擇爆破方法(2)地形與爆破參數(shù)的關(guān)系3.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響

在巖體爆133.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響結(jié)構(gòu)面對爆破的作用－－－應力集中作用－－－應力波的反射增強作用－－－能量吸收作用－－－泄能作用－－－楔入作用－－－改變破裂線作用3.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響143.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響結(jié)構(gòu)面對爆破作用的影響與控制——斷層主要影響爆破漏斗的形狀，破裂線往往受到斷層面走向的控制?！獙永砼c斷層不同，它有許多平行的面，除一些泥夾層外，一般是平整和閉合的?！耷膶永砻媸菑澢?，巖層一般比較破碎，對爆破作用的影響主要表現(xiàn)在破碎性上?！?jié)理、裂隙、片理、劈理對爆破作用的影響取決于它們的發(fā)育程度、張開度、組數(shù)與頻率，以及產(chǎn)狀與爆破作用的關(guān)系?！浫鯅A層對爆破安全的影響不可低估。3.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響結(jié)構(gòu)面對爆破作用的影響與控制153.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響特殊地質(zhì)條件對爆破的影響(1)地下空洞對爆破的影響及控制為了避免巖溶等地下空洞對爆破效果的影響，一般情況下，可以采取如下措施。－－－利用。在可能的條件下，它們作為導硐藥室－－－能避則避－－－堵塞－－－增加藥量－－－采用松動爆破－－－做好施工安全技術(shù)措施3.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響特殊地質(zhì)條件對爆破的影響163.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響特殊地質(zhì)條件對爆破的影響地下水對爆破的影響地下水主要給爆破施工帶來困難。在深孔爆破中，抗水炸藥的使用解決了地下水對爆破的不利因素，水的存在對爆破應力波的傳播有利，可以適當改善爆破效果，但也會帶來擴大爆破破壞作用范圍的問題。

3.地質(zhì)條件對爆破作業(yè)的影響特殊地質(zhì)條件對爆破的影響174.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對保留巖體的破壞1．后緣地表的破壞爆破對后緣地表的破壞是由后沖和反射拉伸波作用所形成的，由于地表一般為風化破碎巖體，抗拉強度小，易形成裂縫。裂縫常常沿著平行自由面的方向延展。地表裂隙的分布規(guī)律為距爆破區(qū)越近就越寬越密，地表裂縫寬度和延展長度則與爆破規(guī)模、爆破夾制作用和地形地質(zhì)條件有關(guān)。爆破規(guī)模大、爆破夾制作用強，則地表裂縫破壞程度強。4.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對保留巖體的破壞184.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對保留巖體的破壞

(2)深層基巖的破壞爆破對深層基巖的破壞情況，根據(jù)工程性質(zhì)不同，要求有所不同。一般開山采石不需要考慮基巖破壞；路塹開挖爆破僅考慮藥包周圍壓縮圈產(chǎn)生破壞范圍，一般情況下路塹開挖需給路基和邊坡預留保護層，保護層厚度為壓縮圈半徑；而在水工壩基開挖中，即使爆破作用下產(chǎn)生的微小裂縫也被視為對基巖的破壞。4.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對保留巖體的破壞194.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對邊坡穩(wěn)定性的影響不利于大爆破路塹邊坡穩(wěn)定，應避免采用大爆破施工：（1）邊坡高度在61m以上特高邊坡，在任何情況下都不利于穩(wěn)定。（2）構(gòu)造節(jié)理、層理、片理等的產(chǎn)狀，走向與線路交角小于30°，傾向線路，傾角小于邊坡坡面角時，不利于邊坡穩(wěn)定，常常成為危石、落石或崩塌的主要原因；當其背向線路，傾角大于50°時，易于順層形成倒懸反坡，產(chǎn)生危石，而不利于邊坡穩(wěn)定。（3）對有明顯的滑坡面，古老的滑坡區(qū)，堆積層、坡積層等不良地質(zhì)現(xiàn)象，以及降雨量大的土夾石地段和地下水旺盛的地區(qū)，都不宜采用大爆破。（4）斷層，軟硬巖體接觸帶，軟弱破碎帶，褶曲構(gòu)造地段及巖溶地區(qū)等，大爆破對其有不同程度的破壞影響，往往會造成局部的崩坍滑動，邊面破碎，超爆，也可能直接影響爆破效果。4.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對邊坡204.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對邊坡穩(wěn)定性的影響有利于爆破的地質(zhì)構(gòu)造條件，大致有：（1）構(gòu)造節(jié)理、層理、片理等的產(chǎn)狀，走向與線路交角小于30°，傾向線路，傾角大于邊坡坡面角時，爆破后能順層形成光滑的平整坡面，對邊坡穩(wěn)定有利；若走向與線路交角大于30°，傾向線路，并無其他不利的構(gòu)造，不論其傾角大小，爆破后也能保持邊坡穩(wěn)定。（2）構(gòu)造節(jié)理、層理、片理等的產(chǎn)狀，背向線路，傾角在65°以下時，不論其走向如何，均可保持穩(wěn)定，接近水平成層的構(gòu)造，爆破后也可保持穩(wěn)定。（3）斷層帶、接觸帶等，若無填物膠結(jié)良好，其走向與線路的交角大，并無其它互相切割的破碎帶時，對邊坡穩(wěn)定沒有不利影響；節(jié)理裂隙密集，但都閉合，膠結(jié)良好，爆破后邊坡也是穩(wěn)定的。（4）整體的巖石，不論其硬度如何，凡是完整均勻的，對邊坡無不利影響。4.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

爆破對邊坡214.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

為保證邊坡穩(wěn)定，在爆破設(shè)計中應注意以下問題：（1）巖石邊坡的應設(shè)計合適坡度。（2）爆破設(shè)計中不僅要根據(jù)巖性確定單位用藥量，還應根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的特點來布置藥包，確定各項參數(shù)。（3）不論采用何種爆破方案，邊坡均宜采用光面、預裂爆破，使邊坡得到最大限度地保護。（4）要重視爆破施工質(zhì)量對邊坡穩(wěn)定性影響。4.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

為保證邊坡穩(wěn)定，在爆破設(shè)計224.爆破作用引起的地質(zhì)和環(huán)境問題

減少爆破對巖體破壞的措施1．爆破前要重視對爆區(qū)地質(zhì)條件（如巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、地應力、滑坡等）的調(diào)查，避免在不利于爆破的地質(zhì)環(huán)境下采用不恰當?shù)谋圃O(shè)計與施工方案。2．爆破設(shè)計要精心。嚴格按照開挖輪廓范圍布置藥包，計算藥量，必要時，應控制一次爆破的總規(guī)模，或采取毫秒微差爆破，控制臨近開挖輪廓藥室（炮孔）的藥量。3．沿開挖輪廓