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        層狀圍巖對隧洞爆破開挖時超欠挖的影響

        2018-10-19 19:29:23周峰
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:圍巖施工

        周峰

        【摘要】隧道開挖的時候會出現(xiàn)很多超欠挖的情況,這個問題也一直成為施工單位施工過程中的一個難題,不但讓隧道施工的造價提高,出現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)損失,還會讓后期施工的難度進(jìn)一步加大,如果沒有妥善處理圍巖隧洞,還會導(dǎo)致隧洞出現(xiàn)大面積坍塌的問題,嚴(yán)重影響工程施工質(zhì)量,給工程施工造成很大的安全隱患,爆破的過程中如果沒有辦法很好的對超欠挖所造成的影響進(jìn)行控制,還會讓施工單位的經(jīng)濟(jì)效益下降,讓資金成本增加,本文對層狀圍巖對隧道爆破開挖時超欠挖的影響進(jìn)行分析,以供參考?!娟P(guān)鍵詞】層狀圍巖;隧洞爆破;超欠挖;影響1、層狀結(jié)構(gòu)對爆破的影響分析圍巖的角度,把爆破之后的藥包分成兩部分,在藥包附近的巖石在爆破壓力的作用下被炸得粉碎爆破,壓力條件下巖石的質(zhì)點(diǎn)會出現(xiàn)壓縮,應(yīng)力向外偏移。由于巖石的拉力強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度相比比較小,所以在巖石被拉斷的條件下,在附近會出現(xiàn)很多的裂縫,直到抗拉力超過應(yīng)力為止,如果爆炸氣溫的壓力和溫度下降時,就會將彈性釋放出來。出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)偏移的情況,爆破氣體膨脹的條件下,巖石就會被大量拋出而出現(xiàn)爆破斗。1.1對爆破應(yīng)力的影響在圍巖中出現(xiàn)爆破后,應(yīng)力就會在巖體當(dāng)中進(jìn)行傳播,但是在巖石當(dāng)中傳播的過程中,無法越過有空氣存在的縫隙,只能將其繞過,因為爆破之后應(yīng)力傳播的過程中,應(yīng)力相對復(fù)雜,造成夾層產(chǎn)生的影響無法分析。1.2對爆破氣體的影響層狀圍巖爆破的過程中,因為其側(cè)面具有不同的結(jié)構(gòu),在爆破的時候,氣體產(chǎn)生外溢而導(dǎo)致爆破的能量無法集中而造成爆破位置出現(xiàn)不均勻能量分布等情況,與此同時,側(cè)面還會出現(xiàn)應(yīng)力波折射的問題,而造成巖層出現(xiàn)損壞或者變形。2、超欠挖的形成因素2.1爆破的方法及參數(shù)在爆破的過程中,一定要控制炮眼的數(shù)量和類型,在施工的時候泡眼比較多,如果沒有辦法合理控制其間隔和數(shù)量,就會造成超欠挖等情況的出現(xiàn),炮眼的位置一定要精準(zhǔn),由于施工過程中由于施工水平不高而出現(xiàn)局限性。在隧道開挖的時候,布眼沒有辦法嚴(yán)格按照要求來進(jìn)行布眼,尤其是在其間隔和數(shù)量分布情況方面,所以導(dǎo)致大量超欠挖等情況的出現(xiàn)。 2.2層狀圍巖的層理分布如果圍巖表面產(chǎn)生和泡孔方向夾角很小的水平或豎直層理的出現(xiàn),由于夾角的條件,就會造成鉆桿外插角產(chǎn)生較大改變,水平圍巖容易出現(xiàn)門框形變等情況,而豎向傾斜巖層就可能會造成拱腳處出現(xiàn)超欠挖的問題,分布層理不同還會導(dǎo)致局部出現(xiàn)超欠挖等情況。2.3測量帶來的誤差當(dāng)前隧洞控制開挖斷面的測量方法越來越多,一般的人工測量很容易出現(xiàn)一定的誤差,這就需要施工人員任以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真地進(jìn)行測量,防止產(chǎn)生大量誤差給后期施工產(chǎn)生較大的麻煩。3、層狀圍巖對隧洞爆破開挖時超欠挖的影響3.1工程概況某水電站當(dāng)中引水系統(tǒng)斜井段的角度為60度,總斜長達(dá)到了656米。為了更好的進(jìn)行施工,將斜長分成三段,用水平段進(jìn)行連接,在開挖的過程中,斜井段上覆巖體厚度達(dá)到100至600米之間,開挖洞徑控制在4.2米,本文對掌子面進(jìn)行研究,模型取的尺寸控制在20米*10米*10米。掌子面是一個對側(cè)面,所以需要進(jìn)行對稱約束,其他圍巖附近沒有產(chǎn)生反射性邊界條件。因為爆破過程中具有對稱性,所以本次研究只研究半個模型來計算校核。3.2計算結(jié)果對比掌子面前方5到20米的洞軸線,水平振動情況如圖1所示,掌子面前后方五米處的水平位移情況如圖2所示。掌子面后方五米以及前方的單元垂直位移情況如圖3所示。方以及掌子面的前方大約1.5 m的地方的最大主應(yīng)力圖。因為隧洞的開挖半徑達(dá)到了2.1 m,開挖的進(jìn)尺也達(dá)到了2 m,因此在層狀圍巖隧洞的掌子面上部大約1.5 m的隧洞邊壁位置,和開挖方向距離1.5 m出現(xiàn)了大約一個進(jìn)尺的長度。這個主應(yīng)力圖主要體現(xiàn)的是在爆破結(jié)束之后在隧洞內(nèi)部當(dāng)中的主應(yīng)力,能夠具體分析其主應(yīng)力的大小看出被爆破巖體的拉力情況和爆破力的大小。在圖中A和B主要表示的是掌子面的右側(cè)位置以及距離上方大約5 m的位置的情況。圖5表現(xiàn)的是經(jīng)過現(xiàn)場測量之后獲取的隧洞輪廓情況。 3.3 結(jié)論分析圖1可以清楚的看出,完整花崗巖隧洞和層狀圍巖隧洞的同一位置隧洞中,如果巖層相對較好,也就是完整花崗巖隧洞和巖性較差的隧洞也就是層狀圍巖隧洞相比,發(fā)生質(zhì)點(diǎn)振動的情況更快,而且更好的能夠達(dá)到質(zhì)點(diǎn)振動峰值,振動波一般在巖石巖性較好的條件下,傳播的速度更快。分析圖2以及圖3,可以發(fā)現(xiàn)巖洞的同一部位中,如果巖性比較好的隧洞,也就是完整花崗巖隧洞和巖性較差的隧洞,也就是層狀圍巖隧洞相比,更容易達(dá)到豎直位移和水平位移的最大值。在一個隧洞當(dāng)中,掌子面前方未開發(fā)的區(qū)域的豎直位移和水平位移和掌子面后方已開發(fā)區(qū)域的豎直位移和水平位移較大,這是因為開挖隧洞出現(xiàn)了邊壁沒有約束和支撐的情況,所以爆破掌子面周圍時一定要做好支護(hù)工作,對掌子面周圍的邊壁進(jìn)行保護(hù),避免由于暴雨或松動而出現(xiàn)掉落的情況。分析圖4可以明顯的發(fā)現(xiàn),在同一隧洞距離相同的洞壁和洞頂,因為爆破和重力的共同影響,洞頂?shù)淖畲笾鲬?yīng)力會比洞壁的應(yīng)力要大一些,更容易在爆破的過程中對圓形隧洞洞頂產(chǎn)生破壞,分析圖5可以發(fā)現(xiàn)其為典型的隧洞輪廓圖,洞壁和洞頂?shù)某尚颓闆r比較好,但是洞頂出現(xiàn)嚴(yán)重超挖情況,所以一定要在實際施工過程中合理對炮孔的裝藥量和位置進(jìn)行確定,避免上部裝藥量較大的情況,并且讓好孔的排距增大,防止產(chǎn)生較大超挖等問題。4、超欠挖的控制措施4.1控制炮眼的種類因為爆破中炮眼種類非常多,和傳統(tǒng)爆破方法相同,在爆破的時候一定要對附近的間距以及分布的深度情況進(jìn)行關(guān)注,科學(xué)合理地對隧洞爆破的炮眼進(jìn)行選擇,避免出現(xiàn)超欠挖等情況。4.2控制炮眼的數(shù)量控制炮眼數(shù)量是現(xiàn)在最主要的一個問題,要對其進(jìn)行分析和管理。在爆破施工的時候,相關(guān)技術(shù)人員要避免出現(xiàn)大量資金支出的情況,并且要對開挖的時間進(jìn)行控制。炮眼數(shù)量如果無法達(dá)到施工要求,或者是爆破的用量不大,會出現(xiàn)超欠挖情況的產(chǎn)生。對炮眼的數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)控制,并且在爆破循環(huán)次數(shù)需要的條件下對炸藥的數(shù)量進(jìn)行控制是非常有必要的。4.3藥量及分配的控制炮孔的裝量對隧洞爆破效果產(chǎn)生直接影響,如果藥量過多,就會對圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的破壞,對裝運(yùn)也有很大影響,可能會產(chǎn)生很大的安全隱患,如果藥量不夠就會產(chǎn)生塊度偏大,炸不開,或者輪廓線不整齊等情況的出現(xiàn),當(dāng)前我國一般情況下使用體積法來對循環(huán)用藥數(shù)量進(jìn)行計算,然后依照類型不同來合理對藥量進(jìn)行分配。4.4精準(zhǔn)測量炮眼的精度隧洞輪廓的測量進(jìn)度也會對隧道開挖的效果產(chǎn)生很大影響,特別是炮眼的精確度。通過研究發(fā)現(xiàn),在測量的時候一定要檢查前一次爆破斷面,依照爆破的效果對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,防止產(chǎn)生誤差,在施工的時候一定要讓安全隱患的出現(xiàn)幾率降到最低。結(jié)束語:伴隨我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度進(jìn)一步加快,地下工程發(fā)展的速度也在逐步加快,通過研究發(fā)現(xiàn),控制層狀圍巖的隧道爆破的超欠挖方法各種各樣,然而在采取爆破技術(shù)過程中,首先要將層狀圍巖的承受能力進(jìn)行計算,并且讓圍巖的振動有所降低,但是在隧道爆破過程中,需要依照實際情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行完善,隧道爆破是非常復(fù)雜的工作,一定要在現(xiàn)場施工過程中,合理進(jìn)行管理和控制,避免出現(xiàn)爆破開挖是超欠挖的情況,并且要監(jiān)督和指導(dǎo)各項工序,確保施工的時候不會產(chǎn)生安全問題,防止出現(xiàn)安全事故。參考文獻(xiàn):[1]王鵬.層狀圍巖隧洞爆破分析研究[J].2015(13);25-27.[2]王亮.淺談隧洞爆破施工技術(shù)[J].交通科技,2016(10);90-91

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