肖海苑，李俊均

(保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣州 511431)

水壓爆破技術(shù)是用水封和專用設(shè)備制作的“炮泥”代替土或巖屑回填堵塞的技術(shù)，主要利用水的不可壓縮性和炮泥的堵塞作用，使爆炸能量經(jīng)過(guò)水介質(zhì)傳遞到炮眼圍巖中，減少爆破應(yīng)力波在傳播過(guò)程中的衰減[1]。與傳統(tǒng)爆破(空氣介質(zhì))方法相比較，水壓爆破技術(shù)達(dá)到了“三提高一保護(hù)”的效果，即“提高炸藥能量的有效利用率、提高掘進(jìn)效率、提高經(jīng)濟(jì)效益、降低粉塵改善作業(yè)環(huán)境”，解決了傳統(tǒng)純炮泥堵塞炮眼爆破中存在的問(wèn)題[2]。

水壓爆破最早出現(xiàn)在上世紀(jì)初的城市拆除爆破中，經(jīng)挪威、瑞典和日本等國(guó)學(xué)者的嘗試及推廣，引入隧道工程。以Bridgman、Cole[3]為代表的美國(guó)科學(xué)家對(duì)TNT、特屈兒和偏托里特等理想炸藥的球形藥包水下爆炸沖擊波進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，得到了水下爆炸場(chǎng)中任意點(diǎn)壓力與初始峰值壓力的關(guān)系，并提出了后來(lái)被廣泛使用的庫(kù)爾經(jīng)驗(yàn)公式。鮑姆、薩多夫斯基等[4]前蘇聯(lián)和捷克科學(xué)家對(duì)水中沖擊波的傳播、界面反射、折射作用等爆炸流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題也進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并提出了著名的鮑姆經(jīng)驗(yàn)公式。近年來(lái)，日本的Itoh 和 Shigeru等[5]將高速攝影技術(shù)用于水下爆炸研究中，用特征線法較好闡釋了沖擊波衰減過(guò)程，并模擬了初始沖擊波的傳播規(guī)律；褚懷保等[6]通過(guò)楔形掏槽爆破試驗(yàn)，分析了巖石強(qiáng)度和掏槽孔傾角與炮孔利用率、槽腔深度和槽腔體積的關(guān)系；張尤平等[7]通過(guò)水壓爆破的典型工程試驗(yàn)，總結(jié)了水壓爆破的技術(shù)要點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效率；王立川等[8]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬手段對(duì)隧道含水掏槽孔在不耦合裝藥情況下的爆破振動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究；高紅賓[9]將常規(guī)爆破和水壓爆破的效果進(jìn)行對(duì)比分析，證明水壓爆破在用藥量、巖石破碎、控制飛石、縮短爆堆距離、提高施工效率、降塵等方面具有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

在前人研究的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合高速公路金林隧道前期常規(guī)爆破施工開(kāi)挖中遇到炸藥能量利用率低、掘進(jìn)效果差、爆破危害性大、爆破作業(yè)施工成本高、粉塵濃度大等相關(guān)問(wèn)題，開(kāi)展相應(yīng)常規(guī)爆破與水壓爆破對(duì)比試驗(yàn)，進(jìn)行水壓爆破效果分析，探討水壓爆破的實(shí)用性，并同步將試驗(yàn)研究成果運(yùn)用于此隧道施工中。

1 水壓爆破理論

1.1 水壓爆破機(jī)理

水是一種難以壓縮的流體介質(zhì)，當(dāng)外界壓力增加1 000 kg/cm2時(shí)，水的密度變化Δρ/ρ=5%。若將炸藥包置于受約束的有限水域，爆炸時(shí)爆轟波傳到藥包表面及藥包接觸的水層，將引起流體介質(zhì)強(qiáng)烈壓縮和運(yùn)動(dòng)，水的密度會(huì)瞬間增大，質(zhì)點(diǎn)速度可達(dá)到1 km/s以上，擾動(dòng)沿徑向外傳播，引起外層水的壓縮和運(yùn)動(dòng)，形成水中沖擊波，利用水中沖擊波來(lái)傳遞爆炸能量和壓力的原理，即為水壓爆破機(jī)理。

當(dāng)炮孔堵塞時(shí)，沖擊波過(guò)后，水還受到爆轟氣體膨脹壓力的推動(dòng)作用，進(jìn)一步作用于孔壁。這時(shí)水的壓力可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)壓力，各方向壓力相等。水的密度遠(yuǎn)大于空氣的密度，炸藥在水中爆炸后氣體產(chǎn)物的膨脹速度比在空氣中小得多，隨著波陣面壓力的下降，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速度迅速下降。另外，由于水在爆生裂隙中滲流速度較低，同時(shí)也阻礙了爆生氣體的滲流，因而降低了噪音和抑制飛石的產(chǎn)生，起到緩沖作用。滲流到裂縫中的水也會(huì)形成“水楔”，另外因水的傳能作用，水?dāng)y帶的能量遠(yuǎn)高于氣體所攜帶的能量，致使裂縫炸裂擴(kuò)展得更遠(yuǎn)。

1.2 空氣不耦合裝藥時(shí)的孔壁初始?jí)毫?/h3>

空氣密度低、可壓縮性強(qiáng)，炸藥爆后產(chǎn)生的高溫高壓爆生氣體在炮孔中膨脹直接撞擊孔壁，對(duì)孔壁巖面形成沖擊壓縮作用，并近似認(rèn)為這種高速?zèng)_擊使孔壁沖擊壓力較炮孔中的爆生氣體膨脹準(zhǔn)靜壓力增大了8～11倍，由此得出的孔壁初始沖擊壓力為[10]：

Pi=nPs

(1)

式中：n為壓力增大倍數(shù)，取n=8～11；Ps是爆生氣體膨脹炮孔時(shí)的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力[11]，kN。

(2)

式中：ρe、ve分別為炸藥密度與爆速；Kd是炮孔裝藥不耦合系數(shù)，Kd=db/dc(db、dc分別為炮孔直徑和裝藥直徑)；k為絕熱指數(shù)，一般近似取k=3。

1.3 水不耦合裝藥時(shí)的孔壁初始?jí)毫?/h3>

水介質(zhì)不耦合裝藥爆破時(shí)，水介質(zhì)的作用使得孔壁所受到的爆炸沖擊壓力有較大變化。當(dāng)水中沖擊波到達(dá)孔壁后會(huì)迅速衰減為彈性應(yīng)力波并以波速Cp在巖石中徑向傳播，沖擊波在孔壁周圍巖體中的壓縮作用范圍很小，因此可忽略巖石中沖擊波的影響，將沖擊波與孔壁巖面的碰撞當(dāng)作是彈性的。假定沖擊波是以正入射的形式作用在孔壁巖面上，則可用彈性理論近似求解出孔壁上的初始沖擊壓力值[11]：

(3)

式中：ρ1Cp為巖石的波阻抗；ρ0υ1為傳播沖擊波波速為υ1時(shí)水介質(zhì)的波阻抗；Qc、QT分別為給定炸藥的爆炸熱及TNT的爆炸熱。

1.4 不同介質(zhì)下孔壁初始沖擊壓力對(duì)比分析

為了對(duì)比空氣不耦合和水不耦合裝藥時(shí)的孔壁處初始沖擊壓力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用的炸藥和圍巖狀況，選取以下具體的實(shí)際爆破參數(shù)：ρe=1 250 kg/m3、ρ1=2 530 kg/m3、ρ0=1 000 kg/m3、ve=4 500 kg/m3、Cp=4 390 kg/m3、υ1=2 701 kg/m3、QT=4 200 kg/m3、Qc=3 670 kJ/kg。

根據(jù)公式(1)～(3)分別計(jì)算出空氣介質(zhì)和水介質(zhì)下裝藥爆炸時(shí)的孔壁初始?jí)毫i和Pd，結(jié)果如表1和圖1所示。

由表1和圖1可以看出：

圖1 不同耦合介質(zhì)裝藥爆炸時(shí)的孔壁初始?jí)毫?/p>

表1 不同耦合介質(zhì)裝藥爆炸時(shí)的孔壁初始?jí)毫?MPa

1)爆炸時(shí)的孔壁初始?jí)毫﹄S著不耦合系數(shù)Kd的增大而減小，因此現(xiàn)場(chǎng)爆破施工時(shí)盡量采用較小的不耦合系數(shù)Kd，減少爆破應(yīng)力波在傳播過(guò)程中的衰減。

2)不耦合系數(shù)Kd相同時(shí)，水介質(zhì)不耦合裝藥爆破(水壓爆破)產(chǎn)生的孔壁初始?jí)毫d始終大于空氣介質(zhì)不耦合裝藥爆破(常規(guī)爆破)的孔壁初始?jí)毫i，說(shuō)明在水介質(zhì)中進(jìn)行裝藥爆破比在空氣介質(zhì)中進(jìn)行爆破效果更好。

3)隨著不耦合系數(shù)Kd的增大，水壓爆破的孔壁初始?jí)毫λp幅度遠(yuǎn)小于常規(guī)爆破，表明水介質(zhì)能更好地傳遞爆破能量，炸藥能量利用率高，儲(chǔ)能作用明顯。

2 水壓爆破數(shù)值模擬分析

2.1 數(shù)值分析模型的建立

2.1.1 算法的選擇

LS-DYNA軟件以Lagrange算法為主，兼有Euler算法、ALE算法，并以顯示求解為主，兼有隱式求解功能。

1)Lagrange算法：以網(wǎng)格單元的變形描述物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)界面，能精確地跟蹤材料邊界和界面，一旦Lagrange網(wǎng)格畸變嚴(yán)重，計(jì)算就難以繼續(xù)進(jìn)行。在巖石爆破等大變形問(wèn)題的計(jì)算中需要定義材料侵蝕失效準(zhǔn)則來(lái)模擬巖體的破碎、裂紋的發(fā)展行為。

2)Euler算法：Euler算法的網(wǎng)格是固定的，變形用物質(zhì)的輸運(yùn)和流動(dòng)來(lái)描述，因而從理論上適用于處理大變形問(wèn)題。本算法操作步驟為：(1)Lagrange計(jì)算；(2)重分計(jì)算網(wǎng)格。但是Euler算法相對(duì)來(lái)說(shuō)計(jì)算耗時(shí)較長(zhǎng)，且存在物質(zhì)在網(wǎng)格中的流動(dòng)界面不清晰的缺點(diǎn)。

3)ALE算法：多物質(zhì)ALE算法在邊界運(yùn)動(dòng)處理上借鑒了Lagrange算法，同時(shí)在網(wǎng)格的劃分上吸納了Euler方法的長(zhǎng)處，因此能有效處理大變形問(wèn)題，且其計(jì)算精度比純Euler算法更高，缺點(diǎn)是存在邊界不光滑及歐拉物質(zhì)非物理穿透的問(wèn)題。

隧道開(kāi)挖爆破在數(shù)值模擬中最主要的問(wèn)題是炸藥、空氣、水、炮泥之間的耦合關(guān)系及大變形、大位移問(wèn)題[12]，為實(shí)現(xiàn)流體-固體耦合的動(dòng)態(tài)分析，在數(shù)值計(jì)算過(guò)程中選取ALE算法定義空氣、水、炮泥及炸藥模型，選用Lagrange算法建立巖體模型。

2.1.2 計(jì)算模型的建立

假定圍巖是均質(zhì)的，建立二維數(shù)值模型進(jìn)行爆破模擬。模型幾何尺寸為4 m×3 m，炮孔孔深3.3 m，孔底預(yù)留0.7 m保護(hù)層；炮孔直徑45 mm，藥卷直徑32 mm，采用從炸藥底部起爆的方式；中間為空氣介質(zhì)、裝藥部分或者水介質(zhì)、裝藥部分。為分析不同堵塞方式下的爆破效果差異，在炮孔周圍設(shè)置 A～F共8個(gè)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，通過(guò)求解各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力時(shí)程曲線獲得各測(cè)點(diǎn)的有效應(yīng)力峰值，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1.3 材料的本構(gòu)關(guān)系及參數(shù)選取

為了能對(duì)爆破過(guò)程中的巖石及炮泥材料大變形問(wèn)題進(jìn)行合理分析、消除不確定因素、保證結(jié)論的可靠性，假定巖體與炮泥材料是均質(zhì)且各向同性。巖石介質(zhì)采取彈塑性材料模型來(lái)定義，并在屈服應(yīng)力中引入了應(yīng)變率因子，以便較好地模擬炸藥爆炸近區(qū)巖體應(yīng)變和應(yīng)變率效應(yīng)，采用*MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料進(jìn)行模擬[13]。炸藥采用高能炸藥材料模型(MAT_HIGH_EX-PLO-SIE_BURN)；空氣和水介質(zhì)均采用MAT_NULL空白材料模型；炮孔堵塞材料采用*MAT_SOIL_AND_FOAM狀態(tài)方程確定。在高壓狀態(tài)下，空氣與水采用Gruneisen狀態(tài)方程描述[14]。

2.1.4 單孔柱狀不耦合裝藥模型工況設(shè)置

采用水壓爆破時(shí)，炮眼的布置、深度、數(shù)量、時(shí)間間隔、起爆順序與常規(guī)爆破一致，不同的是在每個(gè)炮眼中增加了水袋和炮泥，適當(dāng)減少了裝藥量和改變了裝藥結(jié)構(gòu)。為研究水壓爆破堵塞方式對(duì)爆破效果的影響，設(shè)置4種裝藥方式進(jìn)行對(duì)比計(jì)算分析，水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示，各工況具體裝藥參數(shù)如表2所示。

圖2 水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)示意

表2 各工況水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù) cm

2.2 模擬計(jì)算結(jié)果及分析

4種裝藥結(jié)構(gòu)工況下模擬計(jì)算得到的炮孔圍巖有效應(yīng)力云圖(0.28 ms)如圖3所示。對(duì)比工況1和其他工況可以看出：在水介質(zhì)環(huán)境下爆破時(shí)，炮孔周圍的有效應(yīng)力分布均勻，爆破效果較好；工況4中，在爆破孔底部采用20 cm的水袋代替了部分炸藥，其有效應(yīng)力分布情況與工況2中基本類似，說(shuō)明水壓爆破在達(dá)到同樣爆破效果的情況下可減少部分炸藥。

(a)工況1

為進(jìn)一步研究各工況下的炮孔圍巖有效應(yīng)力分布，利用后處理程序LS-PREPOST獲得4種工況下各個(gè)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)單元的有效應(yīng)力時(shí)程曲線，并提取了對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力峰值，結(jié)果如表3所示。根據(jù)表3繪制出4種工況下沿炮孔軸向應(yīng)力分布和沿炮孔徑向應(yīng)力分布，如圖4所示。

表3 各測(cè)點(diǎn)有效應(yīng)力峰值 MPa

(a)沿炮孔軸向應(yīng)力分布

由表3和圖4可知：

1)在相同藥量與水袋長(zhǎng)度情況下，水袋移至炮孔底作為水墊層代替了部分炸藥，其測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分布與裝藥時(shí)相類似。同時(shí)由于孔底的水墊層，炸藥藥柱向爆孔中間移動(dòng)，炸藥沿炮孔長(zhǎng)度分布更加均勻，使炮孔區(qū)段裂隙增加，圍巖得到充分破碎。

2)當(dāng)采用水土復(fù)合堵塞時(shí)，在總的水袋長(zhǎng)度一致時(shí)，沿炮孔軸向的水袋分布越分散，則沿炮孔軸向的峰值有效應(yīng)力衰減越慢，應(yīng)力作用范圍越大，將水袋分多段裝填有利于均勻破碎巖石，更充分地利用炸藥能量。

3)相同裝藥長(zhǎng)度條件下，采用水土復(fù)合堵塞并在孔底用水袋代替一部分炸藥的軸向不耦合裝藥能提高能量利用率，提高爆炸應(yīng)力對(duì)巖體的作用，使產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力更均勻作用于巖體，使得巖體更均勻破碎、大塊率降低。

從爆破效果綜合及成本考慮，同等裝藥長(zhǎng)度條件下，采用水土復(fù)合堵塞并在孔底用水袋代替一部分炸藥的軸向不耦合裝藥結(jié)構(gòu)最優(yōu)，爆破效果好，節(jié)約爆破成本，同時(shí)裝藥結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng)。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果分析

3.1 工程概況

金林隧道為分離式特長(zhǎng)隧道，雙向4車道，設(shè)計(jì)速度120 km/h。隧道左線長(zhǎng)3 448 m，最大埋深約 317 m；隧道右線長(zhǎng)3 466 m，最大埋深約 333 m。隧道穿過(guò)構(gòu)造侵蝕中低山地貌，地形起伏大，地面標(biāo)高 490 m～859 m，最大相對(duì)高差約 369 m，山體植被茂密。隧址區(qū)地層巖性主要為第四系坡殘積粉質(zhì)粘土、元古代云開(kāi)巖群變質(zhì)砂巖、加里東期花崗巖及其風(fēng)化層。坡殘積土層、全-強(qiáng)風(fēng)化巖巖質(zhì)極軟,遇水易軟化崩解；中風(fēng)化層破碎，巖質(zhì)較軟-較硬，微風(fēng)化層巖質(zhì)較硬-堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育，較破碎-較完整。根據(jù)淺層地震折射波，隧道區(qū)間覆蓋層層厚在 2.1 m～48.5 m 之間，縱波波速在 390 m/s～1 100 m/s 之間，圍巖較松散，穩(wěn)定性較差；基巖由中、微風(fēng)化花崗巖組成，測(cè)線隧道區(qū)間縱波波速 3 140 m/s～5 290 m/s，根據(jù)波速推斷，基巖巖體比較完整，Ⅲ級(jí)圍巖占88%，Ⅲ圍巖開(kāi)挖斷面寬度12.05 m，高度8.5 m，斷面面積90 m2。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)方案

以金林隧道Ⅲ級(jí)圍巖段(斷面面積90 m2)開(kāi)展水壓爆破與常規(guī)爆破對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)比基礎(chǔ)以相同開(kāi)挖斷面面積、炮眼布置和鉆孔深度的條件下開(kāi)挖為例，按鉆爆設(shè)計(jì)相關(guān)要求進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)設(shè)計(jì)。

3.2.1 炮眼參數(shù)

水壓爆破炮眼參數(shù)與常規(guī)爆破炮眼布置除周邊眼布置不一樣外，其他炮眼布置相同。水壓爆破周邊眼間距擴(kuò)大至80 cm(常規(guī)爆破50 cm)，常規(guī)爆破周邊眼50個(gè)，水壓爆破周邊眼32個(gè)，其他炮眼數(shù)均一樣。現(xiàn)場(chǎng)爆破炮眼分布如圖5所示，現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)參數(shù)如表5、表6所示。

表6 現(xiàn)場(chǎng)水壓爆破試驗(yàn)參數(shù)

(a)水壓光面爆破與常規(guī)爆破方案比較

3.2.2 裝藥結(jié)構(gòu)

在炮眼底部放置一節(jié)20 cm長(zhǎng)水袋代替一節(jié)乳化炸藥的裝藥結(jié)構(gòu)，各類型炮眼均采用反向起爆方式，其他與常規(guī)爆破方案相同。各類型炮眼裝藥結(jié)構(gòu)及參數(shù)如表7所示。

表7 水壓爆破炮眼裝藥結(jié)構(gòu)及參數(shù)

3.2.3 裝藥方法

裝藥前，先用專用標(biāo)尺復(fù)核炮孔深度及整改到位。爆破持證專業(yè)人員按照鉆爆設(shè)計(jì)確定的裝藥量分片組織自上而下進(jìn)行裝藥，裝藥單孔根據(jù)鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)及順序按要求裝入相應(yīng)的水袋、藥卷、炮泥。裝藥時(shí)，采用人工用木制炮棍裝藥，用炮棍輕輕搗實(shí)，避免藥卷之間間隔較大，影響傳爆。在裝藥過(guò)程中嚴(yán)禁大力用炮棍搗實(shí)炸藥，防止用力過(guò)猛后使水袋破裂或使裝藥密度過(guò)大，造成炸藥壓死拒爆。

3.2.4 水袋制作工藝

往炮眼中注水的工藝是，先把水灌入到塑料袋中，然后把水袋填入炮眼的底部與中上部位。水袋加工封口機(jī)采用塑料灌裝封口機(jī)，塑料袋為通用的聚乙烯塑料制成，袋厚0.8 mm左右，炮眼直徑為45 mm，水袋直徑為35 mm，袋長(zhǎng)200 mm左右，封口機(jī)使用前，排空水管內(nèi)空氣，然后將袋子分別安裝在噴嘴上，水袋灌滿后壓口塑封。合格的水袋要求：飽滿、封口嚴(yán)實(shí)、不漏水、不滲水，堅(jiān)實(shí)挺拔，便于在炮眼中裝填。

3.2.5 水壓爆破施工工藝

水壓爆破工藝流程與普通爆破基本相同，不同之處在于要事先加工好爆破所需的炮泥及水袋，并在裝藥時(shí)按照設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)分次序裝入水袋、炸藥、水袋后，用炮泥堵塞。

1)測(cè)畫斷面炮眼定位：首先使用全站儀定出隧道的軸線與圓心，再以半徑長(zhǎng)在掌子面用紅油漆畫出開(kāi)挖輪廓線，最后根據(jù)炮眼布置圖畫出炮眼位置，須嚴(yán)格控制周邊眼和掏槽眼的測(cè)放精度。

2)鉆孔：按測(cè)畫斷面炮眼位置進(jìn)行開(kāi)眼，開(kāi)眼的位置要求盡量不偏離設(shè)計(jì)炮位。其中周邊眼和掏槽眼要求達(dá)到“準(zhǔn)、平、直、齊”，尤其要控制好以下幾點(diǎn)：(1)控制眼門誤差和眼底誤差，不大于5 cm；(2)周邊眼沿輪廓線調(diào)整誤差不大于5 cm，外插腳控制在20°～30°，眼底控制不超出開(kāi)挖輪廓線10 cm；(3)除掏槽眼較深外，其他眼底落在同一垂直面上。

3)清孔、裝藥、起爆：炮眼鉆好后，用高壓氣體進(jìn)行清孔，將孔中的鉆渣、小石渣清除干凈，嚴(yán)格按水壓爆破設(shè)計(jì)方案進(jìn)行裝藥、起爆。

4)爆后檢查及盲炮處理：響炮30 min及排煙后方可進(jìn)入爆區(qū)檢查，并對(duì)開(kāi)挖斷面形狀、輪廓尺寸、爆破效果、爆堆的形狀大小、飛石最大距離及盲炮情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄，適時(shí)對(duì)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。如發(fā)現(xiàn)盲炮應(yīng)立即按專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行處理。

3.3 水壓爆破效果

經(jīng)過(guò)對(duì)掌子面(開(kāi)挖斷面面積、炮眼布置和鉆孔深度相同的條件下)25個(gè)爆破數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，水壓爆破的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)水壓爆破平均循環(huán)進(jìn)尺3.6 m，最高循環(huán)進(jìn)尺可達(dá)3.75 m，相比于常規(guī)爆破的平均進(jìn)尺3.35 m提高了0.25 m，水壓爆破平均炮孔利用率92.4%，較常規(guī)爆破平均炮孔利用率83.3%提高了9.1%。

2)水壓爆破每循環(huán)總裝藥量213.6 kg，常規(guī)爆破每循環(huán)總裝藥量246.3 kg，每循環(huán)節(jié)省炸藥32.7 kg。

3)經(jīng)過(guò)10次爆破粉塵濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，水壓爆破比常規(guī)爆破粉塵濃度平均降低了42.5%，平均排煙時(shí)間由44 min縮短為22 min。

4)水壓爆破巖石破碎粒度相對(duì)比較為均勻、大塊率降低、基本不發(fā)生爆破飛石，個(gè)別飛石可控制在20 m范圍左右，且爆堆集中，便于隧道出渣挖裝和運(yùn)輸作業(yè)，減少出渣時(shí)間。

4 結(jié)論

1)爆破時(shí)，水介質(zhì)不耦合裝藥爆破產(chǎn)生的孔壁初始?jí)毫κ冀K大于空氣介質(zhì)不耦合裝藥，孔壁初始?jí)毫﹄S著不耦合系數(shù)Kd的減小而增大，且水壓爆破的孔壁初始?jí)毫λp幅度遠(yuǎn)小于常規(guī)爆破?，F(xiàn)場(chǎng)爆破施工時(shí)，為充分提高炸藥能量的有效利用率，宜采用較小的不耦合系數(shù)的水壓爆破方式。

2)沿炮孔軸向的水袋分布越分散，則沿炮孔軸向的峰值有效應(yīng)力衰減越慢，應(yīng)力作用范圍越大。水袋置于孔底時(shí)，炸藥藥柱向爆孔中間移動(dòng)，炸藥沿炮孔長(zhǎng)度分布更加均勻，使炮孔區(qū)段裂隙增加，巖石得到充分破碎。

3)采用水土復(fù)合堵塞并在孔底用20 cm水袋代替部分炸藥的軸向不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，在同等開(kāi)挖進(jìn)尺情況下，炸藥的使用量少，爆破粉塵濃度低，施工工期短，具有顯著的“節(jié)能環(huán)?！弊饔谩?/p>