隧道及地下工程光面爆破技術(shù)研究

王燕芬

摘要：隧道及地下工程光面爆破技術(shù)主要是利用智能優(yōu)化控制技術(shù)對進(jìn)行發(fā)展規(guī)劃的，在實(shí)施工程過程中要制定光爆質(zhì)量評定指標(biāo)體系與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，定量分析光爆開挖進(jìn)尺與安全步距，開發(fā)基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的光面爆破智能優(yōu)化控制管理決策系統(tǒng)，這樣才能實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)和信息的交流，使其朝著標(biāo)準(zhǔn)化、定量化、數(shù)字化、智能化與自動化的方向發(fā)展，這是我國，隧道及地下工程光面爆破技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：光面爆破技術(shù);隧道及地下工程;發(fā)展趨勢

前 ?言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，城市化進(jìn)程得到了不斷地推進(jìn)和深入，伴隨著這種發(fā)展現(xiàn)狀，城市的基礎(chǔ)設(shè)施在不斷建設(shè)和完善，各種類型的工程建設(shè)如雨后春筍般紛紛涌現(xiàn)，尤其是隧道及地下工程。近些年來，全國各大城市紛紛建設(shè)了公路、鐵路、地鐵和輕軌等道路工程，這促進(jìn)了我國交通事業(yè)的騰飛，在這些工程中都伴隨著地下工程和隧道工程，而其隧道或地下工程在開挖施工中必須運(yùn)用到爆破技術(shù)。

一、光面爆破技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析

光面爆破一直是隧道及地下工程安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前，有關(guān)隧道及地下工程光面爆破關(guān)鍵技術(shù)的研究在于三個方面： 光面爆破機(jī)制、光面爆破參數(shù)、光面爆破控制管理。

1.光面爆破機(jī)制

長期以來，光面爆破機(jī)制的研究一直是巖石力學(xué)研究領(lǐng)域的重要課題，隨著爆破理論的發(fā)展，其經(jīng)歷了彈性理論、斷裂理論、損傷理論三個發(fā)展階段。隨著工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累以及先進(jìn)測試技術(shù)的發(fā)展，光面爆破機(jī)制的研究也取得了較大的進(jìn)展，逐漸形成了應(yīng)力波疊加、爆生氣體準(zhǔn)靜壓力作用、應(yīng)力波與爆生氣體共同作用理論，促進(jìn)了爆破機(jī)制研究的進(jìn)一步發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，借助于高速攝影、動光彈等先進(jìn)手段的爆破機(jī)制研究也取得了進(jìn)展。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為爆破成縫機(jī)理主要是應(yīng)力波與爆生氣體的共同作用，并把損傷力學(xué)理論、斷裂力學(xué)理論引入到巖石力學(xué)的研究中，從宏觀和細(xì)觀方面研究工程爆破時巖石動態(tài)損傷機(jī)制，為光面爆破機(jī)制的進(jìn)一步發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)

2.光面爆破參數(shù)

目前，光面爆破參數(shù)的研究主要包括理論公式計算法、工程經(jīng)驗(yàn)類比法、試驗(yàn)?zāi)M法以及現(xiàn)場試驗(yàn)等，國內(nèi)外關(guān)于光面爆破參數(shù)的研究成果較多。Fokin對爆破參數(shù)的計算方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn); 宗琦等依據(jù)光面爆破成縫理論，對裝藥不偶合系數(shù)、空氣柱長度、裝藥集中度、炮孔間距和光爆層最小抵抗線等參數(shù)進(jìn)行了理論分析; 張志呈等從光面爆破的偏心不耦合、中心不耦合和護(hù)壁不耦合等 3種不同裝藥結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究了不同裝藥結(jié)構(gòu)光面爆破對巖石的損傷情況Park D 等利用炮眼底部采用空氣間隔裝藥，研究了爆破振動對隧道的影響;外國有些科學(xué)家等在考慮隧道及爆破參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上，對隧道內(nèi)部爆破振動波進(jìn)行了分析預(yù)測，指出荷載-距離曲線能較好的預(yù)測爆破振動波的分布。由此可知，目前國內(nèi)外關(guān)于光面爆破參數(shù)的研究主要是針對爆破各相關(guān)參數(shù)如周邊眼間距、周邊眼最小抵抗線、周邊眼密集系數(shù)、不耦合系數(shù)、裝藥集中度、裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥形式、裝藥量、藥卷直徑、起爆方式、掏槽方式以及地質(zhì)構(gòu)造、巖石性質(zhì)、爆破器材等，并從不同角度與不同程度地對其作用原理、適用條件、預(yù)測效果等方方面面的分析比較與檢驗(yàn)，提出了一些建設(shè)性的意見與建議，但并沒有從理論上給出一套較合理且全面的光面爆破各參數(shù)的的計算公式。

3.光面爆破控制管理

光面爆破控制管理技術(shù)是國內(nèi)外隧道及地下工程的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，也是工程安全、科學(xué)、合理與快速施工的關(guān)鍵，是隧道及地下工程建設(shè)的重要組成部分，貫穿于深埋長大隧道建設(shè)的全過程，同時，國內(nèi)外學(xué)者也對其進(jìn)行了很多富有成效的研究。

二、隧道及地下工程光面爆破技術(shù)的發(fā)展展望

目前，國內(nèi)外雖然在隧道及地下工程光面爆破技術(shù)領(lǐng)域積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，但理論研究還相對滯后，不能滿足工程建設(shè)的發(fā)展需求，光面爆破技術(shù)應(yīng)該向著標(biāo)準(zhǔn)化、定量化、數(shù)字化、智能化與自動化的方向發(fā)展，具體應(yīng)加強(qiáng)以下幾個方面的研究：

1.隧道及地下工程光面爆破質(zhì)量評定指標(biāo)體系與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

對隧道及地下工程爆破面的平整度、爆破輪廓線的規(guī)則性與光滑度、超欠挖情況等具體爆破效果進(jìn)行分級與定量化處理，分級采用定性與定量相結(jié)合的指標(biāo)，并根據(jù)不同的圍巖級別建立全新的綜合圍巖分級技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立隧道及地下工程光面爆破質(zhì)量評定指標(biāo)體系。

2.光面爆破機(jī)制、光面爆破參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究

模型試驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)，從理論上探討圍巖與光面爆破參數(shù)等因素對光面爆破效果的影響規(guī)律，理論結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)分析各影響因素對爆破效果的影響，基于試驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，深入探索光面爆破機(jī)制，提出光面爆破參數(shù)優(yōu)化方法。

3.光面爆破開挖進(jìn)尺與安全步距技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)研究

目前我國地下工程爆破開挖進(jìn)尺與安全步距普遍超標(biāo)，借鑒相關(guān)規(guī)范以及鐵道部對不同圍巖級別的隧道開挖進(jìn)尺與安全步距做出強(qiáng)制性規(guī)定的方法與成果，結(jié)合現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)與實(shí)踐成果，綜合分析光面爆破施工的各相關(guān)參數(shù)、爆破起爆方式、爆破掏槽方式與爆破的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、巖石性質(zhì)、爆破器材等因素的相互影響關(guān)系與優(yōu)缺點(diǎn)，大力推動隧道及地下工程爆破開挖進(jìn)尺與安全步距技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)研究。

4.基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的光面爆破智能優(yōu)化

控制管理決策系統(tǒng)研究?；跓o線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)手持式的隧道及地下工程光面爆破智能優(yōu)化控制管理決策系統(tǒng)，對隧道及地下工程的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、巖石性質(zhì)等地質(zhì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確快速采集與分析，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)和信息的交流，對光面爆破過程中各參數(shù)與巖體是否匹配進(jìn)行智能分析，在綜合判斷前期現(xiàn)場試驗(yàn)爆破過程是否合理的基礎(chǔ)上，及時反饋分析并修正優(yōu)化各爆破參數(shù)，以預(yù)測后續(xù)工程爆破過程中可能出現(xiàn)的新行為、新動態(tài)，指導(dǎo)爆破的安全施工，進(jìn)一步排除工程爆破過程中可能出現(xiàn)的各種超欠挖情況，排除各種險情，降低工程成本，提高工程的安全性。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，光面爆破技術(shù)也有了逐步的發(fā)展，在收集整理相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，隧道及地下工程光面爆破技術(shù)的現(xiàn)狀可以從光面爆破機(jī)制、光面爆破參數(shù)、光面爆破控制管理等三個方面進(jìn)行分析，隨后對隧道及地下工程光面爆破技術(shù)進(jìn)行展望，總而實(shí)現(xiàn)光面爆破的標(biāo)準(zhǔn)化、定量化、數(shù)字化、智能化與自動化的發(fā)展趨勢。

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