隧道减振光面爆破技术特征探讨

隧道减振光面爆破技术特征探讨
摘要：伴随着我国交通运输事业的快速发展，隧道工程建设项目日益增多，在
隧道工程施工中，爆破作业是最为常见的一种施工作业。

然而爆破作业危险性极高，对于周边环境的扰动也相对较大。

施工中，必须要采取合理的爆破手段，切
实降低爆破振动。

因此文章就隧道减振光面爆破技术特征展开相关探讨。

关键词：隧道减振；光面爆破；技术特征
对于隧道开挖，要求尽量减小对围岩的过分扰动，减少超挖或欠挖，保证工
程质量，节约工程成本，为此，经常采用的爆破方法就是光面爆破。

因此，在破
裂岩层隧道开挖施工过程中，需要根据其施工要求，重视光面爆破技术的科学应用，并对这类技术在破裂岩层隧道开挖施工中的应用过程加以控制，促使光面爆
破技术的应用优势得以充分发挥。

一、光面爆破技术及减振分析
所谓的光面爆破技术，是指一种通过对炸药用量进行有效有效控制而开展爆
破施工作业的技术，可以使经过爆破处理后的壁面能够达到平整、规则要求。

实
践中通过对光面爆破技术的合理应用，可减少对围岩的扰动作用，提高围岩稳定
性的同时为施工安全状况的改善提供支持。

同时，在使用光面爆破技术的过程中，需要设置好与之相关的参数，针对性地开展施工作业，使得这类技术的应用优势
得以充分发挥，为破碎岩层隧道开挖施工提供有效的技术保障。

与其他的爆破方
法相比较，光面爆破在施工的过程中极大地降低了对周遭地质的爆破振动；能够
极大程度地防止因振动干扰过大而导致塌方等不利现象，并且有利于提高施工的
效率和安全性。

光面爆破可以通过对岩石性质的分析、科学的布孔及合理的钻孔
方法实现对炸药能量的充分利用，减少工程成本。

光面爆破因为采用分段微差起
爆的方式，比其他爆破方法减振效果更好，若是遇到浅埋偏压等情况，其可以和
预裂爆破相结合，或者是调整爆破参数，实现控制爆破，更好地起到减振的作用。

由于影响爆破的因素非常多，且无法定量控制，因此要在各项试验及工程实践中，找出各项影响因素并对其进行优化。

采用光面爆破，首先要在爆破面上开挖，然
后在掌子面的中心部位进行岩体爆破施工，按照从里到外的顺序，在设计的轮廓
线上完成分段微差起爆操作。

光面爆破施工时，掌子面左、右两部分务必要对称
并且同时起爆，以达到良好的施工效果，把计划开挖部分的岩石全部排出，最后
得到规则的开挖轮廓。

二、岩石性质对光面爆破的影响
（一）光面爆破的力学特点
光面爆破对光爆孔壁产生的压应力不能大量破坏光爆孔壁；同时在光爆孔连
线上产生的拉应力，应大于岩体抗拉强度。

这两种应力，与岩石的性质有关，为
了达到预想的光面爆破效果，首先必须了解被爆岩石的结构特性。

（二）光面爆破的力学效果
（1）抗压强度、抗剪强度是爆破孔壁抵抗压碎破坏能力的决定因素。

（2）
抗拉强度是光爆孔之间形成裂缝的决定因素。

（3）弹性模量则决定岩石的延展性，岩石的延展性将决定炸药爆破效果。

（三）岩石物理性质对光面爆破的影响
硬度高，脆性强，整体性好的岩石有利于光面爆破，如花岗石、石灰岩等；
而硬度小，孔隙多，裂隙多，层理节理发育的岩石，则不利于光面爆破，如白垩石、石膏，玄武岩等；岩石层理、节理发育的结构面之间的间距，以及结构面之
间的结合程度，也对光面爆破的效果有一定的影响。

（四）岩石RQD值对光面的影响
岩石结构面间距大、整体性好，光面爆破效果较好，光爆孔的布置间距可以
稍大一些；反之，岩石的结构面间距小、整体性差，光面爆破效果要差一些，光
爆孔的间距应小一些。

这里所说的大与小，应由炮孔的装药量和最小抵抗线来确定。

岩石的层面结构可以用岩体的质量指数 RQD 值来衡量，RQD值是长度不小于100 mm 的岩芯段长度之和与钻芯总长度的百分比。

采用光面爆破施工的岩石，RQD 值应大于70%；RQD 小于70%，光面爆破效果较差，适当加密炮孔间距；RQD 小于50%，光面爆破效果差，加密炮孔间距，减少装药量。

（五）结合面对光面爆破的影响
衡量结构面的结合度一般有两个指标，一是结构面缝隙之间张合程度，即缝
隙的间距和贯穿情况；二是缝隙间的充填物情况。

如果被爆破的岩体具有全面贯
穿且充填有泥土的缝隙，给爆炸产生的气体提了供优先通道，则直接后果是：爆
破面将沿缝隙产生，而不是按预先设计的开挖面产生，容易产生较大的超挖或欠挖。

（六）岩石结构面产状对光面爆破的影响
所谓结构面的产状主要是指岩体结构面的走向和倾角。

分析结构面产状对光
面爆破的影响，主要是针对路基石方爆破而言，对隧道洞身开挖爆破无规律性可言。

结构面产状与路基石方开挖有很大的影响，但也比较复杂，就一般而言，大
致如下。

（1）结构面倾角为60°~80°时，且与路基边坡面倾向一致，则光爆面控
制难度不大。

（2）结构面倾角为40°~60°时，虽与路基边坡面倾向一致，易形成
齿状光爆面，形成完全光面有一定困难。

（3）如果结构面倾角小于40°时，虽与
路基边坡面倾向一致，光面爆破难以控制，因为裂隙面基本与路基边坡平行，则
爆破面往往不是由爆破参数决定，而是由裂隙面控制，往往裂隙面就是爆破面。

（4）结构面竖直或倾角与路基边坡面反向，光面爆破容易控制。

（七）复杂地质条件下光面爆破控制
复杂地质条件是指岩石的层理节理发育程度高且不规则，复杂地质条件下光
面爆破，除了准确掌握设计参数外，还应采取一定工程措施，主要工程措施有：
采用浅孔小爆破，减少装药量，减小孔间距，采用柔性堵塞等。

三、减振光面爆破优化分析
爆破施工最主要的就是对爆破进行优化，在保证实现预期爆破效果的基础上，利用爆破参数的不断调整、爆破方式的不断改进，降低爆破施工成本。

（一）影响因素选取分析
对光面爆破的影响显著的主要是周边孔参数，与以往的工程经验和理论研究
相结合，掏槽眼的设计和爆破炮孔数是同等关键的。

在某一爆破施工现场，地质
条件及工程设备都已确定的基础上，要选取周边孔间距、掏槽眼和装药量作为光
面爆破的主要影响因素进行定量分析。

（二）动态优化、改进
爆破的动态优化和改进是以特定的地质环境、工程施工条件及其他外界因素
为基础，对施工工作进行完善、健全的过程。

爆破施工时，技术人员无法直接按
照以往的经验去选取最适用的施工方案，通常是将每个设计方案都进行现场试验，并且将试验的结果记录在案，对爆破效果进行检查，将爆破试验的各类评价指标
进行研究和分析，将试验得到的指标数据及爆破效果进行对比，最终确定最适合
的爆破施工方案。

方案的动态优化是对所有方案的现场试验评价指标进行定量、
定性的研究、分析以及记录的过程，分析所得的评价指标是整个优化、改进过程
的关键。

比如观察爆破断裂面光滑与否以及炮孔利用率的时候，其断裂面的光滑
平整要通过半孔率及欠挖、超挖量来进行评判，超挖、欠挖的多少及半孔率能够
依据测量与统计得到，炮孔利用率可以通过爆破后的残孔深度来进行判断。

（三）光面爆破效果分析
若是巷道的成型良好，炮孔的残留率能够有90%，那么此次的爆破符合要求；爆破之后的渣石大小均匀，没有过大的石块，这说明出渣顺利；振动的速率全部
小于允许的最大振动速率，则符合规定，不会损害地面建筑。

总之，减振光面爆破技术在实际的工程应用中，有着诸多的优点，但是只有
将各个影响因素进行合理的运用和设计，才能充分地发挥该技术的优点，提升爆
破施工的效果，保障隧道工程的安全、稳定与高效。

在实际项目中，要因地制宜，对爆破施工设计方案进行调整与完善，定性且定量地对爆破的效果进行探究和分析，动态监测爆破动向，实现对工程安全与稳定的控制。

参考文献：
[1]魏垂胜.岩巷线性聚能光面爆破技术[J].煤矿安全，2019，50（03）：77-80.
[2]房玉中，汪祥平，褚怀保，张志和，李治国.水平缓倾岩层极高地应力隧道
光面爆破施工控制技术[J].公路交通技术，2019，35（01）。