预裂爆破震动规律的试验研究(1).pdf

第1 8 卷第3 期 2 I 。1 年9 月 爆破 ⅡL A S T I N G V o L l8N o ．S 鞋p ．2 0 0 ] 文章编号l 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 1 0 3 一0 0 1 8 一0 3 预裂爆破震动规律的试验研究 张新民1 ，舒大强2 1 ．福建省水电工程局．福建泉州3 6 2 0 0 F 2 武汉大学，湖北武汉4 3 0 0 7 2 摘要通过爆破震动观洲与分析，研究了预裂爆破夺件下的爆垃震动特点和规律。预裂爆破本身所请发 的爆破地震强度必须关注。与预裂面的距离、预掣孔的单响药量和单孔药量、预烈孔与主爆孔之间起焯时差 时爆破震动强度都有影响。 关键词预裂爆破；爆破震动I 减震 中国分类号 T D2 3 5 ．1 4 文献标识码 A E x p e r i m e n t a lS t u d yo ⅡV i b r a t i o nL a w o fP r e s p l i t t i n gB l a s t i n g z H A N GX 试一m i 0 ，S H UD 口一q 涵n 聋 1 _ F u j i a nP r o v i n c i a lH y d r o p o w e rE “g i n e e r l n gB u r e a u e ，Q u a n z h o u3 6 2 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ．W u h a nU n i v e r s i t y ，W u h a n4 3 0 0 7 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h eY 伯r a t i 叽c h a r a c t e r i 8 t i c sa n d1 a w 。fp r e 币h t t l “gb l a s t i “ga r ei n v e 舭1 9 a t e do nc h eh a s i so fs u r v e yL “gt h eb 【a s t l n gv l b r a t i o n ．T h ee x p I 。s i v e 鸵i 锄i ci n t e n 8 I t yi n d u c 甜b yp r e s p h t t 。n gb h s t m g1 sf o c u 艚do n ，t b e I n t ㈣“ykr e l a t e dw l t bt h ep a r a m e t e 懵s u c ha st h ed l s t a n c eo fp r e s p l l t t I “gf a c e t h 硝n g kh o 【ed 堪e D n e 一乩【a y I n t e r v a ld 。s e s o fp r e s p 】l t t i n gh 。I e ，a n dt h ef I y i n gn m ed 订f e r e n c eb e t w e e np r e s p 】j t t _ n gh 0 1 ㈨n d 删nb l a 呲I “g h o I 薛e t c ． K e yw o r d s p r es p l j t t i ”gb l a s t i n g ； b I a s tm r a t j o n {v l b r a t - 。nr e d u c t i 叽 1引言 预裂爆破技术在岩石基础、边坡及地下洞室等 爆破开挖中已经获得广泛的运用。采用这种技术，不 但能够获得整齐的开挖轮廓，而且具有减震，阻裂的 作用，这对周围建筑物及工程设施爆震安全是十分 重要的．所以在工程建设尤其是水利水电工程建设 中显现了显著的技术经济效益。 在许多时候，设计与施工部门往往对预裂爆破 的减震作用表现出较大的期望，甚至把预裂爆破作 为主要的减震施工措施。实际情况并非如此，预裂爆 破本身引起的震动量、主爆i L 爆破后震动通过预裂 缝得到减少的程度、预裂孔与主爆孔的起爆间隔等 等问题受到许多因素的影响，同时还因为对此类问 题研究相对较少，存在一些不尽正确的认识，往往影 响了预裂爆破技术的正确运用。本文通过现场试验． 采用爆破震动观测的方法对这些问题进行了探讨． 所取得的有关认识及结论对预裂爆破的震动问题及 爆破技术的合理运用会有所帮助。 2 研究方法和内容 试验研究的基本方法是针对爆区不同的情况． 在后冲方向不同的爆心距布置爆破震动测点．观测 地面质点振动速度，并通过渡形分析及振速回归计 算，了解爆破震动的特点及应该控制的方面。 观测工作主要从如下三方面进行 收稿日期2 0 0 l 一0 6 2 8 ． 作者简介张新民 1 9 s 7 一 ，男，泉州；福建水电工程局高级工程师 万方数据 第1 8 卷第3 期张新民等t 预裂爆破震动规律的试验研究 1 预裂爆破。其目的在于寻求预裂孔独立起爆 时的岩石质点振动速度衰减规律。 2 有预裂面隔离的独立网路探孔梯段爆破。目 的在于寻求深孔梯段爆破爆震波通过预裂面以后的 岩石质点振动速度衰减规律，以确定预裂面的减震 作用。 3 联合网路的预裂及梯段爆破。从观测目的出 发．对起爆网路作如下特殊布置 ①首先起爆部分主爆孔，以寻求在无预裂面隔 离情况下的深孔梯段爆破岩石质点振动速度衰减规 律。 ②其次起爆预裂孔，以寻求预裂爆破的岩石质 点振动速度衰减规律。 ③最后起爆剩下的主爆孔，以寻求在有预裂面 隔离情况下的梯段爆破岩石质点振动速度衰减规 律。 3 爆区条件及震动观测系统 现场试验区的岩体为弱风化花岗岩．裂隙相对 发育。采用深孔梯段爆破，边坡轮廓面为预裂爆破， 边坡坡比为1 o ．5 ，梯段高度1 0m ，钻孔孔径1 0 0 m m 一士} 药为乳化炸药。在爆区后冲向一相对平坦的 地形．测点在此平坦区域的地表沿程设置。 爆震测试仪器系统由c D 一1 型速度传感器、 M c s 一2 a 型瞬态波形数字存储仪及具有P c c 波形 处理软件的计算机组成。对各类爆破实测的振速值 采用通用的萨道夫斯基公式进行回归计算 V K ， 1 p 一0 “3 ／尺 式中．V 为岩石质点振动速度，c m ／s ；0 为单响药量， 妇月为爆心距离，m ；P 为震强，k g ”3 ／m ；耳、口为与 爆破方法、地质、地形条件有关的待定系数，又称场 地系数和衰减指数。 4 震动衰减规律及分析 针对各类爆破条件，在爆区后冲岩石中不同爆 心距测得的峰值质点振速按 1 式进行回归计算，得 到下述振速衰减公式。这些回归成果是在测点样本 数一一5 的条件下获得的，对应的相关系数y 均在 o ．8 7 5 以上。回归公式及K 、口值是可信的。 1 无预裂面隔离的梯段主爆破 y 7 0 5 矿” 0 ．0 8 ≤P ≤O ．3 1 2 相关系数y 一0 ．9 9 。 2 预裂爆破 V 19 矿9 6 O ．0 5 ≤P ≤O ．0 8 3 相关系数7 一O ．8 8 。 3 有预裂面隔离的梯段主爆破 y 8 7 矿” o ．0 8 ≤P ≤0 ．3 8 j d 相关系数y 一0 ．9 5 。 由实际观测值及上述衰减规律，有如下一些认 识 1 在预裂面附近一定范围内 如2 dm 以内 ． 预裂缝的减震作用是明显的，有时减震率可达到 5 0 “。当爆心距相对较大时，预裂缝的碱震作用并不 明显。当然，轮廓线上的预裂爆破所形成的预裂缝宽 度主要决定了减震率的大小。 2 在爆心距较太时，预裂爆破本身产生的振动 速度远远大于梯段爆破，这是因为其处于夹制约束 状态，爆破能量更多转化为岩石震动波。 3 在爆心距较小时，预裂爆破本身产生的振动 速度主要由单孔装药量控制．而爆心距较大时．则主 要受单响药量控制。 5 预裂爆破与主爆破的关系 5 ．1 起爆时差 图1 为一次典型的振动波形图，该测点距预裂 面1 0m 。它全面反映了无预裂面隔离的梯段主爆 破、预裂爆破、有预裂面隔离的梯段主爆破三种爆破 情况下的地面振动特点。显然，从波形图及实际分段 情况分析，这次爆破的起爆时差并不合理，以致Ⅳ段 起爆的预裂爆破振动叠加于Ⅱ段主爆孔振动之上， 导致振速偏大。预裂爆破后．缝面尚未形成，v 段主 爆孔相继起爆，由此V 段主爆孔爆破振速并未有明 显的减弱。 05 07 5 1 1 0 1 5 。2 0 02 钟3 1 0 血s 图l 爆破震动波形 预裂孔与梯段主爆孔处于同一起爆网路，可以 减少爆破次数，加快施工进度，还可以避免受到预裂 缝随着时间推穆可能出现隔震作用下降的影响。但 梯段主爆孔起爆必须比预裂孔起爆滞后足够时间， 才能使预裂缝起到隔屣作用。通过对图l 的分析及 减震率计算。可以清楚看到，预裂孔较之主爆破的起 爆超前3 5m s 时，预裂缝尚未形成．无减震作用，当 万方数据 2 0爆破 2 n t n 年9 月 超前7 5m s 时，减震率达3 8 ％，超前1 7 5m s 时．减震 率最大达4 8 ％，并且比较稳定。 5 ．2 预裂爆破的单响药■控制 预裂缝本身具有降震作用，使梯段主爆破的振 动量得到明显的衰减。这时，控制预裂爆破本身的振 动量可能就上升为主要矛盾，特别是当预裂爆破本 身的单响药量较大时。同时，预裂爆破的单响药量过 大时，还会使K 、n 值增大，在爆破近区尤其如此。 当一次设计的预裂面较大时，预裂爆破必然出 现较大药量，这时应精心分段，确定合理的单响最大 药量。 6 绪语 由于预裂爆破技术的广泛应用以及工程对预裂 缝减震作用的较大期望，开展对预裂爆破本身所诱 发的爆破地震强度和预裂爆破实际应用过程中有效 减震工艺措施等问题的研究就显得十分必要。当爆 区附近的建筑物或工程设施需要防震，有比较严格 的振速控制指标时，必须分清爆心距的远近，合理的 预裂单响药量、预裂孔与主爆孔之间足够的起爆时 差等等影响爆破实际震动强度的因素。 本文的工作是对预裂爆破震动问题的初步探 索，有关研究成果是在特定的现场条件下得到的一相 关测值及振速衰减规律并无扩大范围应用的条件。 参考文献 1刘卫东．高台阶靠帮预裂减震爆破的实验研究r J ] - 工程 爆破，1 9 9 7 1 1 8 2 3 ． 2 舒太强．岩石高边坡爆破振动效应观测与分析[ J ] 爆破． 2 0 0 0 专辑 2 帖一2 4 8 ． 3 水电部水电建设总局．水利水电工程施工组织设计手册 二 [ M ] ．北京水利电力出版社，1 9 9 0 ． - j } ■} _ t ．扯_ - j k _ ●●_ - j * ■●●- _ } - j 斗■t 坐业- 出士量- ●k ■‘业- - ，k - j 瞬，■- ●k j * ■●k _ } - j - j - 。●k j k 。j ■士j k j k 。●k ，k _ e 。●0 业。■} 尘j 蕾 湖北省第3 期爆破安全技术培训考核班结业 应中国长江三蛱开发总公司和葛洲坝集团的要求，经湖北省公安厅批准并行文 湖北省爆破工程技术人 员培训考核组于2 0 0 1 年7 月2 2 日至8 月2 4 日在宜昌三峡库区三峡工程大酒店举办了湖北省第3 期爆破 安全技术培训考核班。 本期培训考核班为方便三蛱库区工地葛洲坝集团、三蛱工程指挥部等施工单位生产和工作而专门开办 的，虽然学员只有5 2 人，但公安主管部门和主办单位十分重视。培训阶段，共有8 位既具坚实理论基础又有 丰富实践经验的教师进行了2 4 0 学时系统的教学；考核阶段，国家公安部3 位专家和中国工程爆破协会、湖 北省公安厅有关领导亲临现场、直接指导。经全体学员和工作人员的共同努力，本期培训考核班于2 0 0 1 年8 月2 4 目圆满结业。 湖北省爆破学会秘书处 2 0 0 1 年8 月2 6 日 j ‘- 0 k ■t - k j * - ●k ■} { ■●- 业- 9 肇j k 鼍_ 电- i k - 嘶■- ■e ■} - j 肇_ ★■P ■t ■} ■P - ■P ●★●●k j 妇。■} j 蕾j ■。■} 出‘b k 业j k 。9 ■d } ■} 鲁囊 万方数据