控制爆破在公路隧道中的试验研究

论文摘要

目前,控制爆破技术在国内外的隧道施工中已经得到了试验和应用,并且也取得了一定的成功。随着交通运输网络的大力发展,现有线路已远远不能满足交通运输的需求,越来越多的新建道路工程将投入建设,其中就有很多隧道工程,由于受地形地质条件、交通运输等因素的限制,大多数隧道工程地质条件不是很好、周围环境很复杂。因此,在施工过程中难免会影响到周围设施的安全,因此对新建隧道在施工中产生的爆破震动加以控制是非常重要和有意义的。本文主要研究了光面控制爆破技术的成缝机理、隧道掘进常用掏槽技术、爆破震动的监测与分析、爆破参数理论计算以及控制爆破方案的现场试验。首先对光面控制爆破的成缝机理和影响光面爆破效果的因素进行了理论研究与分析；然后对隧道常用掏槽技术进行了理论分析与对比,选出一种最适合本隧道工程的掏槽技术；根据岩石的物理力学参数,计算出本工程中的控制爆破参数的选取范围；最后对选取的控制爆破基本参数进行现场试验,在实验过程中对爆破产生的爆破震动进行监测,并对现场采集的数据进行回归分析,结合隧道地质条件、周围环境及爆破效果,参照以往隧道施工经验确定出了适合本隧道施工的控制爆破参数,并提供了合理的控制爆破的施工工艺,以便得到最佳的控制爆破效果。以安晋高速公路友谊公路隧道掘进开挖为依托,对控制爆破在复杂环境下隧道施工中的应用进行了现场试验研究。首先,根据对光面爆破控制技术和隧道掘进中常用掏槽技术的理论研究和分析,结合隧道地质条件以及周围复杂环境设计出三种不同爆破参数的控制爆破试验方案。然后对这几种设计方案进行了现场爆破试验,并对试验产生的爆破震动进行了监测,通过应用Delphi最小二乘法曲线拟合程序回归函数对现场采集的数据进行回归计算与分析求出K值和α值,应用萨道夫斯基公式计算爆破震动生产的震动速度,参照国家标准《爆破安全规程》GB6722-2003的有关规定对现场爆破震动做出正确评价。最后,对这几种控制爆破方案效果进行了对比分析,结合友谊公路隧道实际地质条件和周围环境因素,参考以往隧道施工经验与现场试验选择出一种了最适合友谊公路隧道施工的合理有效的控制爆破方案。通过对爆破试验方案三的多次现场试验和监控爆破震动对需要保护对象的影响,大量实验数据和监控数据表明控制爆破方案三在友谊公路隧道试验成功,有效控制了爆破震动、达到了控制隧道周边围岩的稳定性、控制爆破震动的目的,有效的保护了需要保护的对象。为在今后复杂环境下隧道施工推广应用控制爆破打下了基础。同时试验取得的数据和参数以及监测方法都为以后的类似隧道施工创造了有利条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 国内外控制爆破研究现状和发展趋势
• 1.3 控制爆破技术的理论分析与研究
• 1.4 隧道掘进常用掏槽技术的理论分析与研究
• 1.5 爆破震动测试技术理论分析
• 1.6 论文研究内容及技术路线
• 1.7 论文创新点
• 第二章 控制爆破技术的理论分析与研究
• 2.1 控制爆破简述
• 2.1.1 控制爆破的发展过程
• 2.1.2 控制爆破概述
• 2.1.3 基本控制爆破技术
• 2.2 控制爆破设计原理和方法
• 2.3 在隧道（涵洞）施工中应用光面爆破技术的优点
• 2.4 影响光面爆破效果的因素
• 2.4.1 光面爆破最小抵抗线W
• 2.4.2 光面爆破周边孔间距
• 2.4.3 炸药种类和装药结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 隧道掘进中常用掏槽技术的理论分析与研究
• 3.1 斜眼掏槽
• 3.1.1 垂直楔形掏槽
• 3.1.2 锥形掏槽
• 3.2 直眼掏槽
• 3.2.1 柱状掏槽
• 3.2.2 螺旋形掏槽
• 3.2.3 影响直眼掏槽效果的因素
• 3.3 混和掏槽
• 3.3.1 复式掏槽
• 3.3.2 升级掏槽
• 3.3.3 分段掏槽
• 3.4 掏槽方案选择
• 3.5 本章小结
• 第四章 爆破震动测试理论分析
• 4.1 爆破地震波的形成及传播规律
• 4.2 爆破震动测试技术
• 4.3 BMView—爆破震动监测分析软件
• 4.4 爆破震动测试原理及标准
• 4.5 爆破地震波的分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 控制爆破参数的理论计算
• 5.1 控制爆破参数的理论计算
• 5.1.1 周边孔不耦合系数计算
• 1'>5.1.2 光面爆破周边孔线装药量q₁
• 0计算'>5.1.3 炸药药卷直径d₀计算
• 5.1.4 光面爆破周边孔孔间距计算
• 5.1.5 掏槽孔孔间距计算
• 5.2 友谊公路隧道光面爆破参数理论计算
• 5.2.1 不耦合系数的计算
• 5.2.2 线装药密度的计算
• 5.2.3 药卷直径的计算
• 5.2.4 炮孔间距的计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 控制爆破在友谊公路隧道中的试验研究
• 6.1 工程概况
• 6.1.1 工程地质条件
• 6.1.2 水文地质条件
• 6.2 隧道开挖方案技术设计
• 6.2.1 台阶分部开挖法
• 6.3 控制爆破方案现场试验
• 6.3.1 爆破试验方案一
• 6.3.2 爆破试验方案二
• 6.3.3 爆破试验方案三
• 6.4 爆破方案结果比较
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士期间公开发表的论文）
• 附录B DELPHI最小二乘法曲线拟合程序代码
• 附录C 爆破震动监控数据汇总表
• 附录D 友谊铁路隧道病害裂缝观察汇总表