丁王飛，羅利娟，高 倩，蔣云鋒

(1.重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院土木工程系，重慶 400072；2.中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

靜態(tài)爆破技術(shù)，又稱靜力迫裂和靜力破碎技術(shù)，是近幾十年來發(fā)展起來的一種切割或破碎巖石和混凝土材料的新技術(shù)，其所用的主要材料為具有膨脹性能的靜態(tài)爆破劑(Soundless Cracking Agent,SCA)。靜態(tài)爆破技術(shù)具有施工期可控、施工過程簡便安全、無震動、無聲、無飛石等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于巖石邊坡開挖[1-3]、礦山巷道開采[4-5]、隧道掘進(jìn)[6-8]、開挖基礎(chǔ)[9]、拆除擋墻[10-12]等工程。

靜態(tài)爆破技術(shù)發(fā)展至今，其工程設(shè)計應(yīng)用多依賴于經(jīng)驗，對于靜態(tài)爆破參數(shù)的精確量化設(shè)計，尤其是斷裂擴(kuò)展機(jī)制方面的報道較少。本文針對傳統(tǒng)靜態(tài)控制爆破破巖模型的不足，采用斷裂力學(xué)中的應(yīng)力腐蝕原理解譯靜態(tài)爆破斷裂擴(kuò)展問題，提出結(jié)合靜態(tài)爆破技術(shù)和斷裂力學(xué)的斷裂設(shè)計方法，為靜態(tài)控制爆破技術(shù)的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

1 靜態(tài)控制爆破破巖機(jī)理

1.1 靜態(tài)爆破劑

靜態(tài)爆破劑是以特殊氧化鈣、硅酸鹽為主要原料，配合其他無機(jī)、有機(jī)添加劑而制成的粉狀材料。氧化鈣(CaO)與水(H2O)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化鈣[Ca(OH)2]，體積膨脹，并釋放出熱量，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

CaO+H2O→Ca(OH)2+64.8kJ

當(dāng)CaO與H2O發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成Ca(OH)2時，CaO晶體由立方晶體轉(zhuǎn)變?yōu)镃a(OH)2的復(fù)三方偏三角面體，晶體的轉(zhuǎn)變將引起體積的膨脹[13]。研究發(fā)現(xiàn)，自由膨脹條件下CaO經(jīng)充分化學(xué)反應(yīng)生成Ca(OH)2后體積增大3～5倍[14]，同時表面積增大近100倍，還釋放出每摩爾64.8 kJ的熱能。若將靜態(tài)爆破劑注入炮孔內(nèi)，爆破劑膨脹受到孔壁的約束，短時間內(nèi)壓力可上升到50 MPa，巖石在這種壓力作用下會產(chǎn)生徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力，進(jìn)而致使炮孔開裂。

1.2 傳統(tǒng)的靜態(tài)控制爆破破巖模型

靜態(tài)爆破劑破巖的機(jī)理與普通炸藥破巖的機(jī)理不同，它主要是依靠爆破劑在巖石內(nèi)發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)和物理變化而致使晶粒變形、體積膨脹，從而增大對孔壁的靜膨脹壓力，使介質(zhì)產(chǎn)生龜裂而解體[13]。傳統(tǒng)破巖理論認(rèn)為，巖石屬于準(zhǔn)脆性材料，抗拉強度較低，在爆破劑受約束條件下，爆破劑膨脹將對孔壁產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力和切向拉應(yīng)力，當(dāng)切向拉應(yīng)力超過巖石的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)時，巖石將產(chǎn)生裂縫而導(dǎo)致破壞。由于爆破劑膨脹壓力所產(chǎn)生的徑向壓應(yīng)力和切向拉應(yīng)力作用，不僅在鉆孔的周邊產(chǎn)生裂縫，而且爆破劑的膨脹壓力作用在裂縫開裂后會持續(xù)下去，相應(yīng)地，裂縫也繼續(xù)向前發(fā)展下去，通常單一孔內(nèi)產(chǎn)生的徑向裂縫有2～4條，徑向裂縫的長度約為鉆孔直徑的5～8倍[15-16]。

(1)

假定巖石破壞的靜態(tài)爆破劑膨脹壓力為Pu，則巖石破壞準(zhǔn)則為[18]

Pu/σt=k-1 (k=b/a)

(2)

圖1 鉆孔周向應(yīng)力分布圖Fig.1 Distribution map of circumference stress in borehole

巖石的抗拉強度遠(yuǎn)小于其抗壓強度，通常巖石的抗拉強度約為5～10 MPa，當(dāng)炮孔中的靜態(tài)爆破劑膨脹時，炮孔周圍巖石產(chǎn)生周向拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力值超過巖石的極限抗拉強度時，炮孔之間便產(chǎn)生裂縫，繼而導(dǎo)致介質(zhì)破壞。

巖石作為自然形成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)體，是一種彈塑性材料，靜態(tài)爆破劑形成的“強大”膨脹壓力在不斷地改變鉆孔周圍巖石的應(yīng)力狀態(tài)，這種彈塑性材料產(chǎn)生的裂紋與膨脹壓力相適應(yīng)，因此產(chǎn)生漸進(jìn)性斷裂擴(kuò)展的現(xiàn)象。靜態(tài)爆破開挖試驗觀測發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)爆破劑作用初期，巖石微裂紋產(chǎn)生，并逐漸起裂、擴(kuò)展，在此過程中裂紋經(jīng)歷了一段勻速擴(kuò)展的情況；當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度后發(fā)生突發(fā)性斷裂破壞，同時伴隨孔邊裂紋尖端的巖石止裂現(xiàn)象。傳統(tǒng)的靜態(tài)控制爆破破巖模型僅能解釋巖石裂縫的生成和突發(fā)性破壞過程，不能解釋巖石裂縫的傳播、擴(kuò)大和貫通等過程。因此，傳統(tǒng)的極限平衡破巖模型具有一定的局限性。而關(guān)于巖石裂縫的傳播、貫通過程等問題的解譯，斷裂力學(xué)具有較大的優(yōu)勢。

2 靜態(tài)控制爆破斷裂力學(xué)機(jī)制及斷裂設(shè)計方法

2.1 邊坡巖體清除的靜態(tài)控制爆破物理模型和斷裂力學(xué)模型

邊坡巖體清除的靜態(tài)控制爆破物理模型如圖2所示，h為清除邊坡高度(m),l為清除邊坡寬度(m),a0為邊坡斜孔(靜態(tài)爆破孔)長度(m)。靜態(tài)控制爆破技術(shù)主要由邊坡斜孔、垂直孔和靜態(tài)爆破劑構(gòu)成。

圖2 邊坡巖體清除的靜態(tài)控制爆破物理模型Fig.2 Physical model of the static blasting for slope rock-mass clearance

邊坡斜孔，亦稱為靜態(tài)爆破孔，鉆孔多為人工打設(shè)，內(nèi)充填靜態(tài)爆破劑，孔徑為35～91 mm，孔距為30～60 cm，孔深為20～100 cm，抵抗線為5～25 cm。邊坡斜孔有兩個作用：一是將邊坡整體水平推移，剪斷坡腳未打設(shè)鉆孔部分，起到整體松動破壞的作用；二是為垂直孔大爆炸提供隔震面，減弱垂直孔大爆炸對母巖的震動作用。

垂直孔，可充填烈性炸藥或靜態(tài)爆破劑，當(dāng)鉆孔充填烈性炸藥時，邊坡斜孔靜態(tài)爆破形成的隔震面可防止后部巖體的破壞；當(dāng)鉆孔充填靜態(tài)爆破劑時，可逐步將邊坡粉碎推移至坡腳，但施工期將會增加。

可見，邊坡斜孔和垂直孔通過充填不同的炸藥聯(lián)合作用能起到靜態(tài)控制爆破清除邊坡巖體的目的。

邊坡斜孔靜態(tài)爆破控制著整個被清除邊坡巖體的破壞過程，為了解譯此過程，將圖2中的邊坡斜孔力學(xué)模型簡化為如圖3所示的靜態(tài)控制爆破斷裂力學(xué)模型。由于靜態(tài)爆破孔相對所要被清除的巖體幾何尺過小，將圖3中的靜態(tài)爆破孔假定為初始裂紋a0，初始裂紋處于三個方向無限大和一個方向臨空的平面內(nèi)，初始裂紋擴(kuò)展受靜態(tài)爆破劑的膨脹壓力σ的作用，而靜態(tài)爆破劑膨脹壓力隨靜態(tài)爆破劑的作用時間、初始藥量、溫度和填充不耦合系數(shù)等而改變[19-20]，可以認(rèn)為靜態(tài)爆破劑膨脹壓力是多種影響因素的函數(shù)，其函數(shù)關(guān)系式表示如下：

σ=f(t,T,Q,ξ)

(3)

式中:σ為靜態(tài)爆破劑膨脹壓力(kPa)；t為靜態(tài)爆破劑的作用時間(h)；T為絕對溫度(K)；Q為靜態(tài)爆破劑的初始藥量(kg)；ξ為靜態(tài)爆破劑的填充不耦合系數(shù)。

圖3 邊坡巖體清除的靜態(tài)控制爆破斷裂力學(xué)模型Fig.3 Fracture mechanics model of rock under the static blasting for slope rock-mass clearance

靜態(tài)爆破劑膨脹壓力與靜態(tài)爆破劑的初始藥量、溫度、作用時間以及填充不耦合系數(shù)的函數(shù)關(guān)系式可通過現(xiàn)場靜態(tài)爆破壓力試驗確定。

2.2 靜態(tài)控制爆破斷裂力學(xué)機(jī)制及斷裂設(shè)計方法

如圖3所示的靜態(tài)控制爆破斷裂力學(xué)模型，由線彈性斷裂理論可知，裂紋a0在靜態(tài)爆破劑膨脹壓力σ作用下的裂紋尖端應(yīng)力強度因子為[21]

(4)

式中:KI為裂紋尖端I型應(yīng)力強度因子；η為與裂縫尺寸相關(guān)的系數(shù)。

由公式(3)可知，假定靜態(tài)爆破劑的初始藥量、溫度和填充不耦合系數(shù)不變，則靜態(tài)爆破劑膨脹壓力σ僅是隨時間t變化的函數(shù)，因此靜態(tài)爆破劑膨脹壓力是一個不斷改變的動荷載，與常規(guī)大爆破不同的是靜態(tài)爆破劑膨脹壓力歷時更長，又與鉆孔裂紋長度相適應(yīng)。因此，靜態(tài)爆破劑膨脹產(chǎn)生的巖石裂紋起裂、發(fā)展及貫通過程可簡化為靜態(tài)爆破劑膨脹壓力對裂紋尖端應(yīng)力腐蝕的改變。Charles應(yīng)力腐蝕基本理論認(rèn)為，巖石材料裂紋面在應(yīng)力腐蝕作用下將產(chǎn)生亞臨界裂紋擴(kuò)展的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象將導(dǎo)致裂紋在應(yīng)力強度因子KI未達(dá)到巖石材料裂紋尖端斷裂韌度KIC時即已發(fā)生起裂，而此現(xiàn)象在靜態(tài)爆破孔裂紋的擴(kuò)展過程中普遍存在。

靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度v隨裂紋尖端應(yīng)力強度因子KI的變化曲線，見圖4。

圖4 靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度v隨裂紋尖端 應(yīng)力強度因子KI的變化曲線Fig.4 Curve of the subcritical crack propagation velocity of static blasting borehole with stress intensity factor in crack tip

由圖4可見，裂紋發(fā)展過程可分為三個階段：第Ⅰ階段，當(dāng)裂紋尖端應(yīng)力強度因子KI超過K0后，亞臨界裂紋開始以穩(wěn)定的加速度擴(kuò)展，此階段主要由靜態(tài)爆破劑膨脹應(yīng)力的速度決定；第Ⅱ階段，裂紋擴(kuò)展速度基本不變，其擴(kuò)展速度不隨裂紋尖端應(yīng)力強度因子的增大而增大，此階段主要是由靜態(tài)爆破劑向裂紋尖端充填擴(kuò)展的速度決定；第Ⅲ階段，當(dāng)鉆孔內(nèi)裂紋尖端成核、起裂、生長以及擴(kuò)展到亞臨界裂紋長度后，裂紋尖端擴(kuò)展速度加速上升，將超過裂紋尖端斷裂韌度KIC，隨后裂紋沿一定方向發(fā)生突發(fā)性貫通破壞。

對于邊坡巖體，基于Charles應(yīng)力腐蝕原理，采用下式來描述靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度v與巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子KI的關(guān)系:

(5)

式中:v為靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度(cm/h)；H為活化焓(熱焓)；T為絕對溫度(K)；R為摩爾氣體常數(shù)；v0和n為常數(shù)。

將公式(3)、(4)代入公式(5)，并整理得：

v=v0ηnexp[-H/(RT)]fn(t,T,Q,ξ)(πa0)n/2

(6)

公式(6)表示了靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度v與時間t的關(guān)系，通過靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度對時間求導(dǎo)，可得出亞臨界裂紋擴(kuò)展全過程中裂紋長度的計算公式如下：

第Ⅰ階段亞臨界裂紋擴(kuò)展結(jié)束后的裂紋長度為

(7)

第Ⅱ段亞臨界裂紋擴(kuò)展結(jié)束后的裂紋長度為

(8)

第Ⅲ段亞臨界裂紋擴(kuò)展結(jié)束后的裂紋長度為

(9)

式中:t0為亞臨界裂紋起裂時間(s)；t1為第Ⅰ階段亞臨界裂紋擴(kuò)展結(jié)束的時間(s)；t2為第Ⅱ階段亞臨界裂紋擴(kuò)展結(jié)束的時間(s)；t3為第Ⅲ階段亞臨界裂紋擴(kuò)展結(jié)束的時間(s)。

上述亞臨界裂紋擴(kuò)展三個階段裂紋長度的計算公式對于靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計方法具有一定的指導(dǎo)意義。所謂靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計方法，是指通過所需爆破清除巖體結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，結(jié)合現(xiàn)場靜態(tài)爆破壓力試驗和三個階段斷裂裂紋長度，反求初始靜態(tài)爆破孔孔徑、深度、間距、藥量等靜態(tài)爆破設(shè)計參數(shù)。

圖5 靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計流程圖Fig.5 Fracture design flow chart of the static control blasting

靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計的目的在于確定合理的靜態(tài)爆破參數(shù)，圖5為靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計流程圖。首先通過現(xiàn)場單孔和多孔靜態(tài)爆破壓力試驗，得出靜態(tài)爆破劑膨脹壓力與靜態(tài)爆破劑的初始藥量、靜態(tài)爆破劑的作用時間、溫度以及填充不耦合系數(shù)的函數(shù)關(guān)系；然后采用本文的靜態(tài)控制爆破斷裂力學(xué)模型計算鉆孔裂紋尖端應(yīng)力強度因子KI與靜態(tài)爆破劑膨脹壓力和時間的關(guān)系；再將裂紋尖端應(yīng)力強度因子KI代入Charles方程，得到靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度與KI的變化規(guī)律；最后根據(jù)邊坡結(jié)構(gòu)尺寸判定計算得到的亞臨界裂紋擴(kuò)展的三個階段裂紋長度LⅠ、LⅡ、LⅢ是否滿足靜態(tài)爆破的要求，若不滿足，重新確定靜態(tài)爆破相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，若滿足，即可進(jìn)行靜態(tài)爆破施工。值得注意的是，靜態(tài)爆破孔的斷裂控制著整個被清除巖體邊坡的穩(wěn)定性，在爆破過程中，為了防止邊坡發(fā)生突發(fā)性整體垮塌，建議將靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計在Ⅱ階段結(jié)束后Ⅲ階段未完成之前，這樣可以保證靜態(tài)爆破孔不會發(fā)生突發(fā)性斷裂。

3 工程應(yīng)用與分析

重慶市萬州區(qū)位于三峽庫區(qū)腹部，主城區(qū)太白巖南坡發(fā)育兩級陡崖，分布有61個高陡巖質(zhì)邊坡(見圖6)，總體積達(dá)24 562 m3。太白巖高陡巖質(zhì)邊坡帶位于鐵峰山背斜南翼萬州向斜區(qū)，受水平沉積影響巖層產(chǎn)狀近于水平，主要地層為侏羅系硬質(zhì)長石石英砂巖地層和軟質(zhì)泥巖地層，泥巖抗風(fēng)化能力差，易形成巖腔，巖腔的形成是此區(qū)域高陡巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵因素。2000年以來，太白巖高陡巖質(zhì)邊坡垮塌事件頻發(fā)，造成了人員傷亡、公共設(shè)施被毀，并對當(dāng)?shù)亟煌?、供電、供水安全?gòu)成威脅，嚴(yán)重影響著該地區(qū)20余家企事業(yè)單位、40 000余人的生命和財產(chǎn)安全。同時，受暴雨入滲的影響，誘發(fā)了多個邊坡垮塌崩落事件的發(fā)生，巖質(zhì)邊坡巖體多數(shù)處于臨界狀態(tài)。

圖6 太白巖高陡巖質(zhì)邊坡帶外貌Fig.6 Physiognomy of high and steep rock slope in Taibaiyan

由于多數(shù)太白巖高陡巖質(zhì)邊坡巖體處于臨界狀態(tài)，且臨空面高10～120 m，邊坡坡度在78°以上，因此對個別高陡巖質(zhì)邊坡采用清除方式。由于太白巖高陡巖質(zhì)邊坡下方多為居民區(qū)和企事業(yè)單位工作區(qū)，不易采用大爆破方式，綜合考慮采用靜態(tài)控制爆破技術(shù)。本文選取一典型太白巖Bw67號高陡巖質(zhì)邊坡(見圖7)進(jìn)行靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計。

圖7 太白巖Bw67號高陡巖質(zhì)邊坡剖面圖(1∶400)Fig.7 High and steep rock slope Bw67 profile map in Taibaiyan

太白巖Bw67號高陡巖質(zhì)邊坡巖體懸掛在后部母巖上，平均高度為52.9 m，平均寬度為23.7 m，需清除巖體的方量為3 738.35 m3。靜態(tài)爆破劑采用高性能靜態(tài)膨脹劑，爆破孔距為50 cm、直徑為70 mm，單孔線性裝藥量為6.5 kg/m，設(shè)計抵抗線為15 cm。此工程的砂巖裂紋尖端斷裂韌度為2.966 MPa·m-1/2。

已有研究開展了現(xiàn)場靜態(tài)爆破壓力試驗，得到靜態(tài)爆破劑膨脹壓力σ隨時間的變化曲線，見圖8。

圖8 靜態(tài)爆破劑膨脹壓力σ隨時間t的變化曲線Fig.8 Curve of the static blasting pressure with time

由圖8可見，隨著時間的遞增，靜態(tài)爆破劑作用初期，靜態(tài)爆破劑膨脹壓力σ增加較快，后期逐漸趨于穩(wěn)定。通過擬合得出如下函數(shù)關(guān)系式：

σ=-0.159t4+3.03t3-22.06t2+74.74t-48.45 (R2=0.99)

將擬合函數(shù)得到的靜態(tài)爆破劑膨脹壓力σ的關(guān)系式代入公式(4)，其中η取0.04，a0為初始鉆孔深度，取100 cm，可獲得隨時間改變的巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子，見圖9。

圖9 巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子隨時間的變化規(guī)律Fig.9 Pattern of the stress intensity factor in crack tip in slope with time

由圖9可見，巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子與靜態(tài)爆破劑膨脹壓力隨時間的變化規(guī)律基本相同；同時，當(dāng)靜態(tài)爆破劑作用時間大約6.5 h時，巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子超過邊坡巖體裂紋尖端的斷裂韌度值，邊坡斜孔發(fā)生突發(fā)性斷裂破壞，并進(jìn)入亞臨界裂紋擴(kuò)展破壞的第三個階段。將6.5 h之前的巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子代入公式(6)，可獲得靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度隨巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子的變化規(guī)律，見圖10。

圖10 靜態(tài)爆破孔裂紋擴(kuò)展速度與巖石裂紋尖端應(yīng)力 強度因子的關(guān)系曲線Fig.10 Relationship curve between the subcritical crack propagation velocity of static blasting borehole and stress intensity factor in crack tip

由圖10可見，亞臨界裂紋擴(kuò)展速度隨著巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子的增大呈非線性增大。為了便于設(shè)計計算，未將圖10中的亞臨界裂紋擴(kuò)展速度隨巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子的關(guān)系曲線轉(zhuǎn)化為圖4中的對數(shù)形式，因此未曾出現(xiàn)巖石裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段的平臺曲線。同時，現(xiàn)場靜態(tài)爆破壓力試驗表明，巖石類材料的穩(wěn)定擴(kuò)展階段的曲線平臺一般較短，并不明顯，因此巖石裂紋擴(kuò)展速度的變化與亞臨界裂紋的擴(kuò)展過程較為吻合。

將靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度對時間進(jìn)行求導(dǎo)，得到第Ⅰ階段、第Ⅱ階段和第Ⅲ階段的亞臨界裂紋擴(kuò)展長度分別為LⅠ=4.2 cm，LⅡ=23.6 cm，LⅢ=43.3 cm，根據(jù)Bw67號高陡巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)尺寸，滿足靜態(tài)爆破的要求。但在此靜態(tài)爆破參數(shù)下，大約在6.5 h即完成了爆破開裂，但后期靜態(tài)爆破劑的膨脹壓力仍繼續(xù)上升，造成靜態(tài)爆破劑的浪費。因此，綜合考慮，在其他爆破參數(shù)不變的條件下，將爆破線性裝藥量改為3.5 kg/m，大約6～7 h完成單次爆破。該邊坡具體靜態(tài)控制爆破設(shè)計剖面圖，見圖11。

圖11 太白巖Bw67號高陡巖質(zhì)邊坡靜態(tài)控制爆破設(shè)計 剖面圖(1∶400)Fig.11 Design profile map of the high and steep rock slope Bw67 in Taibaiyan by the static blasting(1∶400)

由圖11可見，Bw67號高陡巖質(zhì)邊坡靜態(tài)爆破分四層進(jìn)行：首先，在被清除巖體與母巖接觸位置處打設(shè)邊坡斜孔，整體推移巖質(zhì)邊坡，并起到隔震控制裂紋傳播的作用；第一層由于巖體不便于打設(shè)垂直孔，因此采用了水平孔，孔內(nèi)添加靜態(tài)爆破劑，鉆孔直徑為76 mm，孔距為50 cm，孔深由邊坡結(jié)構(gòu)尺寸決定；第二層、第三層和第四層打設(shè)垂直孔，爆破參數(shù)同上?，F(xiàn)場施工結(jié)果表明：邊坡巖體清除面較完整，未對下方的建(構(gòu))筑物造成損害。

采用本文的靜態(tài)控制爆破斷裂設(shè)計方法，量化了傳統(tǒng)的靜態(tài)控制爆破設(shè)計方法，降低了對后部母巖的損傷，安全保質(zhì)地完成了Bw67號高陡巖質(zhì)邊坡巖體的清除，確保了太白巖下方居民的生命和財產(chǎn)安全。

4 結(jié) 論

(1) 提出了邊坡巖體清除的靜態(tài)控制爆破物理模型和斷裂力學(xué)模型，給出了邊坡斜孔裂紋尖端的應(yīng)力強度因子的計算公式，并解譯了邊坡巖體清除的靜態(tài)爆破斷裂力學(xué)機(jī)制。

(2) 基于Charles應(yīng)力腐蝕原理的亞臨界裂紋擴(kuò)展的三階段理論，進(jìn)一步探討了鉆孔裂紋的起裂、擴(kuò)展、貫通機(jī)制，并獲得了靜態(tài)爆破孔亞臨界裂紋擴(kuò)展速度與巖石裂紋尖端應(yīng)力強度因子的關(guān)系式，推導(dǎo)出亞臨界裂紋擴(kuò)展的三階段裂紋長度，最終給出了靜態(tài)控制爆破的斷裂設(shè)計方法。

(3) 將靜態(tài)控制爆破的斷裂設(shè)計方法應(yīng)用于萬州太白巖Bw67號高陡巖質(zhì)巖質(zhì)邊坡清除工程，結(jié)合現(xiàn)場靜態(tài)爆破壓力試驗和斷裂設(shè)計思想優(yōu)化了爆破設(shè)計參數(shù)，現(xiàn)場施工結(jié)果表明：邊坡巖體清除面較完整，未對下方的建(構(gòu))筑物造成損害。