龙滩水电工程右岸高边坡开挖爆破震动观测与分析.pdf

第 “卷第期 年 月 爆破 “ 1 8 0 / 3 ,2 7“ 2 3 8 0 / 3 6 4 - 2 2 , - - 2 A , B 0 “ 3 （ 9 ; , A B C D，9 ; 4 0 ， E ; ； 5 ; ,F A B CG , , A G A ’ H’ I C ; ,8 A J , KL ’ - ,M D K A ’ , , - C A - , C - ; J , C，* N3 4 ，E ; ） * 0 - / B 0O B C N P A C ’ ’ P B , A C ’ A , B C ’ I C ; , A N ; C P Q’B ; N ; B ’ H , ’ I R ’ N C M D K A ’ H ’ S , A L A ’ T , - C B C A ’ K - , K 5 ; , C A B J C C NH A - H ,’ IP B C N P A C ’ S ,’ C ; ,B ’ H , BK I I , A , C I A ’ JC ; C’ C ; ,I C N A ’ K，S ; - ;K , - A , B , BJ ’ A , B ’ S D 8 B A , B C， C ; , - ’ C A ’ N H ’ C ’ I P B C N P A C ’ J B C P , B , C C C ; , I ’ ’ C ’ I C ; , B ’ H , P ’ , C ; , P B C N B ’ A - , C , 6 2 - 4 ; N ; B ’ H ,；P B C N P A C ’ ； P A C ’ ’ P B , A C ’ 引言 位于广西天峨县境内的龙滩水电工程是目前在 红水河上开发中的大 （） 型工程。工程以发电为主 （装机容量 U9） ， 兼有防洪， 航运等综合效 益。其中河床部位的碾压混凝土重力坝坝高近 J， 为我国目前同类坝型中最高。 随着岸坡及大坝坝肩的开挖， 高边坡稳定问题 日见突出。其中右岸最终的开挖边坡将高达4 J。岩体边坡的开挖以深孔梯段爆破方法为主， 其 开挖爆破诱发的地震问题， 即爆破震动荷载作用下 的岩体高边坡、 边坡支护系统及混凝土建筑物、 基础 收稿日期 . “ . 2 作者简介 舒大强 （ “ 2 .） ， 男； 武汉 武汉大学水利水电学 院教授， 硕士， 主要从事水利水电工程施工技术方 面的教学与科研工作6 处理结构及有关洞室等部位的安全问题受到各方面 的关注。 当右岸岸坡开挖工程进行到 2 3J高程平 台， 其上部已呈现 3 J的开挖边坡时， 施工部门 进行了右岸岸坡及坝肩开挖控制性爆破试验。试验 的主要内容之一是观测爆破震动， 以期准确了解和 分析爆破诱发地震的特性及边坡各特定部位的振动 响应规律， 为合理有效地进行爆破设计与施工提供 科学的依据。本文介绍了爆破振动观测成果及有关 分析结论。 爆区地质及爆源情况 爆破试验区域以泥板岩、 泥板岩砂岩互层为主， 岩石普氏坚固系数为/““， 岩体表层风化严重， 完 整性较差。在爆区以上的高边坡沿线断裂发育， 这 些断裂与地质软弱面相互结合， 在坡面形成一些稳 万方数据 定性差的岩块体， 同时有 “ 、 等断层与坡面交 切， 坡面稳定性较差。在边坡上布置有多级马道与 平台， 坡体内部有排水洞等， 开挖边坡坡度5 便携 计算机。 “ 振动测点布置 振动观测的主要目的是了解边坡及坝肩开挖爆 破产生的地震波在边坡及附近建筑物的振动响应特 点及爆破地震波的传播规律。为此， 爆破振动观测 点主要是沿边坡不同高程进行布置， 同时在爆源近 区也布置了测点， 测点布置见图。在具体布点时， 同一点分竖直向和水平径向分别设置两个传感器， 以便了解两个方向的振动量。 图试验爆区范围及测点布置 （单位 *） “ “ 振动观测结果 表给出了试验中的两次爆破振动观测结果 （峰值质点振动速度） 。图为边坡坡脚 （. ） 实 测振动波形图。 表爆破振动速度观测结果 测点 编号 测点部位 峰值质点振动速度 ／ - * 3 竖直向水平径向 水平距离 ／* 与爆源孔 口的高差 ／* 传播距 离 ／* “ . 平台, . “ . 平台， 坡脚 ,“ “ “ . “ 马道 . “ . “ . 宽马道 , ., . “ , “ . 马道 “ . 图边坡坡脚爆破振动波形图 . 边坡的振动响应特点及振动控制 （） 由于采用合理的爆破方法及施工工艺， 开挖 爆破在坡体上产生的震动荷载得到了较好的控制。 对于岩质高边坡的爆破振动安全允许指标， 设计部 门曾提出允许的安全质点振速为 - *／ ， 但没有 规定具体的监控部位。在文献 ［］ 根据三峡工程边 坡的爆破振动观测资料及边坡变形安全监测信息， 提出并采用的控制指标为 当爆心距 *时， 允许的爆破质点峰值振速为 - *／ 。从爆破 震动的影响机理分析， 爆破震动实际是对坡体施加 了一个瞬时或短时的惯性荷载， 此荷载在坡体上的 空间分布及时程上是不同的， 以爆源近区以外为原 则， 确定在爆源表面高程以上的边坡坡脚作为边坡 震动控制点， 质点振动速度控制在 - *／ ， 是 安全可靠的， 在实际的设计、 施工及监测中也是可操 作的。本次试验在坡脚处实测为“ - *／ ，. “ 马 道为 - *／ ， 可以说明在目前的爆破规模、 单响 爆破 年 月 万方数据 最大药量及采取的微差起爆网路条件下， 高边坡爆 破震动作用下的动力稳定性尚无影响。 （） 爆破地震波在高边坡坡体上的传播及衰减 特性与平地有所不同， 质点振动速度随爆心距的衰 减相对要小得多 （衰减指数分别只有“ 和 ’） ， 在 与 ’ 两个马道上， 尽管测点的波传距离相 差 *， 但振动实测值变化较小， 这表现出一定的 振动放大效应。同时， 场地系数也相对较小。边坡 的高差、 边坡的坡比、 边坡地质状况及爆源能量的量 级决定了这种特点 ［“、 ］， 各测点具体的振动速度是 随波传距离的衰减和随边坡坡度、 坡高放大的综合 结果。将本试验不同爆心距的振速测值进行回归计 算， 得到如下两个振动方向的峰值质点振动速度 竖直和水平的衰减规律。式中为单响最大药 量，“为爆心距 （*） 。 竖直“ （ ／“） “ （ ’ ,） （“） 水平“ （ ／“） ’ （ ’ ’） （） 当附近有需振动控制的部位如混凝土建筑物的 浇筑、 近距离的地下洞室、 基础处理系统及边坡支护 系统时， 也可参考选用上述计算公式及根据相应的 安全振动控制指标确定允许的单响药量。 （） 从图给出的典型波形图看， 试验采用的微 差起爆网路是合理有效的， 能够将设计的各响药量 从时序上分开， 未出现振动叠加现象。当一次爆破 的规模增大、 起爆网路相对复杂时， 必须更谨慎地设 计好微差起爆网路， 并在施工中确保实现设计的单 响最大药量， 才能真正控制爆破振动量。 结语 龙滩水电工程是我国在建的规模巨大的重点工 程， 高边坡稳定问题及边坡加固措施已引起各方面 的高度重视。岩石开挖爆破产生的爆破地震问题及 对高边坡不可忽视的动力影响问题同样值得关注， 其给坡体附加的惯性荷载及对边坡岩体的损伤， 应 作为影响边坡稳定的主要因素之一。本文的有关爆 破震动观测成果及分析成果可作为近期设计与施工 的依据。随着爆破开挖向下部的进行， 边坡将更高 更陡， 稳定问题更突出， 进一步开展爆破震动观测甚 至跟踪监测是十分必要的。 参考文献 ［“］ 舒大强岩石高边坡爆破振动效应观测与分析 ［-］爆 破 ， “ . （专辑） / ［］ 张永哲岩质高边坡开挖爆破动力稳定分析 ［-］工程 爆破 “ ’ ’ ,， （） “ / ［］ 卢文波三峡工程岩石基础开挖爆破震动控制安全标 准 ［-］爆炸与冲击， “， “ （“） , ’ / . “ （上接第, 页） “’ 式中， “为覆盖物材质系数， 采用胶管帘砂袋和胶 皮， “取 ；’为爆破松散深度， 以柱基为例， 其 值取“ *；为被爆材料的容重， 钢筋混凝土为 0 ／* 。 本次爆破中， 覆盖物的重量为“ 0／* 。 爆破块度估计 在武钢厂区内的爆破工程中， 很多爆破工程如 铁铊解体、 钢筋混凝土大块爆破解体都涉及爆破块 度的问题。爆破块度可按下式 ［］ 进行估计 （*／ ,） 式中，* 为爆破后的块度，为炮孔间距，为炮 孔排距。 以基础爆破为例， 计算出* 1 *， 则爆破 块度不超过 *。 结束语 二项工程的实施表明， 以上控爆拆除方案和爆 破参数的选择与设计是合理的。在爆破拆除效果和 安全控制方面均达到了设计要求。 对于在武钢厂区内进行爆破， 只要严格设计最 大段发炸药量， 就可以有效控制爆破震动速度， 能确 保爆破震动对建筑物不致产生破坏， 防止震害的产 生。 覆盖对杜绝飞石非常有效， 但是要保证覆盖物 的重量达到设计要求。 参考文献 ［“］ 中国力学学会工程爆破专业委员会2爆破工程 ［3］ 2 北京 冶金工业出版社， “ ’ ’ ’ 2 ［］ 刘清荣2控制爆破［3］ 2武汉 华中工学院出版社， “ ’ , 2 ［］ 黄进2钢筋砼拆除爆破药量计算与飞石控制［-］ 2 爆破， “ “ （） ’ / “ 2 ［］ 周浩然2武钢四氧站厂平工程山体爆破 ［-］ 2爆破， “ ’ ’ “， （） / “ 2 ［］ 张学友2立窖钢筋砼框架基础室内控爆拆除［-］ 2爆 破， “ ’ ’ （专辑） “ . / 2 ., 第“ ’卷第期舒大强等龙滩水电工程右岸高边坡开挖爆破震动观测与分析 万方数据