中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业课件
隧道钻爆法施工作业
隧道钻爆法施工作业隧道钻爆法施工的主要工序有开挖、出碴、支护和衬砌。
它的施工过程是在地层中挖出土石，以形成符合设计的隧道断面轮廓，并进行必要的支护和衬砌，以控制围岩的变形，确保隧道长期安全使用。
为了保证主要工序的进行，尚需配备必要的动力和机械设备，以及其它必要的通风、照明、防排水、防尘等设施。
第一节钻爆开挖钻爆开挖作业是隧道钻爆法施工中首要的一项，它是在岩体上钻凿出一定孔径和深度的炮眼，并装上炸药进行爆破，从而达到开挖的目的。
开挖作业占整个隧道施工工程量的比重较大，造价约占20％～40％，是隧道施工中较关键的基本作业。
对于开挖作业应做到以下要求。
1．按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求）；2．石碴块度（石碴大小）适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输；3．钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间，并尽量节省爆破器材；4．爆破在充分发挥其能力的前提下，减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定；5．减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环境的破坏（特别是隧道洞口地段爆破时）。
一、爆破破岩作用机理及有关概念炸药的爆破反应是有机物的氧化还原反应，具有高温、高压和高速度的特点。
炸药的爆炸过程是爆轰波的传播过程，也是爆炸生成气体和初始做功的过程，当炸药在岩(土)体中爆炸时，爆轰波轰击岩面，以冲击波形式向岩体内部传播，形成动态应力场。
冲击波作用时间极短，能量密度极高，使炮孔周围岩石产生粉碎性破坏。
爆炸气体静压和膨胀做功，有使岩石质点作远离药包中心运动的倾向，岩体受切向拉力，其强度达到岩石抗拉强度时，则岩石破坏，产生径向裂隙。
在爆炸结束的瞬间，随着温度的下降，气体逸散，介质又为释放压缩能而回弹，从而又可能产生环向裂缝。
在爆破力作用下，在偏离径向450的方向上还可能产生剪切裂缝。
在这些裂缝的交错切割和剩余爆破力的作用下，岩石即被破碎和移位。
（一）无限介质中的爆破作用假定将药包埋置在无限介质中进行爆破，则在远离药包中心不同的位置上，其爆破作用是不相同的。
隧道钻爆法施工作业
隧道钻爆法施工作业钻爆作业过程简述…开挖作业基本要求:1．按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求)；2．石碴块度适中，便于装碴运输；3．钻眼工作量少,少占作业循环时间;4．尽量减小对围岩的震动破坏.一、爆破破岩作用机理及有关概念（一）无限介质中的爆破作用(图7—1)1．压缩粉碎区～半径为的区域。
2．抛掷区～与之间的范围。
3．松动区～与之间的区域。
4．震动区～与之间的范围.（二）爆破基本概念1．临空面：指暴露在大气中的开挖面。
在爆破中的作用：临空面越多，爆破威力越大.2．爆破漏斗(图7—2）爆破漏斗:在只有一个临空面的情况下,爆破形成圆锥形的爆破凹坑。
爆破漏斗由以下几何要素组成:①最小抵抗线：药包中心到临空面的最短距离②爆破漏斗半径③破裂半径:药包中心到爆破漏斗边沿的距离④漏斗深度⑤压缩圈半径其中，最关键的是.3．爆破作用指数爆破作用指数：爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值。
对于爆破效果有重要影响,注意到取决于，可见最小抵抗线是关键因素。
(三)柱状药包爆破特点适用于隧道爆破的是柱状药包。
特点：柱状药包爆炸应力波的传播方向，是以药包轴线为轴线，沿着垂直于药包表面的方向往四周传播。
所以,这对于仅在孔口有一个临空面的爆破，是十分不利的。
动脑筋，多设置临空面…二、钻孔机具(一）凿岩机(钻机)按使用动力可分为风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机四种.目前在隧道开挖中，广泛使用的是风动凿岩机和液压凿岩机。
1．风动凿岩机（见图7—3)俗称风钻。
以压缩空气为动力。
既可单人操纵，也可装在台车上使用，但以前者为主.优点:①结构简单，操作方便；②不怕超负荷和反复起动，在多水、多尘等不良环境中仍能正常工作。
缺点：①压缩空气供应设备复杂;②能量利用率低；③噪音大。
2．液压凿岩机由液压马达提供动力。
只能用于台车.优点：①动力消耗少，能量利用率高，其动力消耗仅为风动凿岩机的1/3～1/2；②凿岩速度高。
隧道工程施工技术：钻爆开挖作业
Tunnel Engineering
目录
01钻爆作业要求02钻爆作业流程03钻爆器材
钻爆作业要求
一、钻爆作业要求
修隧道必先取土，以形成地下空间，其方法包括切削、挖掘、钻爆。
断面符合设计要求（形状、尺寸、表面平整、超欠挖）
石渣块度适中、抛掷范围集中便于装渣运输快速、节约减小对围岩震动减小对周围环境破坏
钻爆作业流程
二、隧道爆破作业流程
测量放线
装药
填塞
排矸
初期支护（立拱、喷浆）
炮孔布置
吹孔
连接起爆网络
爆后检查
施工准备
钻孔
警戒起爆
排烟
钻爆器材
风动凿岩机
人工钻孔作业
（一）钻眼设备
（一）钻眼设备
液压凿岩台车双液压台车作业
（二）常见爆破器材
乳化炸药浆状（水胶）炸药岩石铵梯炸药硝化甘油炸药
（二）常见爆破器材瞬发电雷管
普通毫秒导爆管雷管
（三）隧道爆破设计
1—掏槽眼 2—辅助眼 3—周边眼
（三）隧道爆破设计
锥形掏槽楔形掏槽
（三）隧道爆破设计
柱状掏槽
（三）隧道爆破设计
——装药孔 ——临空孔
螺旋形掏槽
、钻
爆
开
挖
作
业钻爆作业要求爆破作业流程钻眼设备爆破器材
爆破设计
钻爆器材
思考
简述隧道爆破作业的流程。
分别阐述三种炮眼的作用。
Tunnel Engineering。
地下工程施工隧道钻爆法施工技术课件
即掏槽眼的首段采用正向装药起爆，其它眼采用 反向装药起爆；
当采用周边预裂爆破时，周边眼应采用即发雷管 正向起爆，其它与光面爆破相同。这样可得到较好的 岩碴块度。
隧道钻爆法施工技术
隧道钻爆法施工技术
第五节 隧道爆破设计
6、堵塞长度L0的计算 炮眼堵塞与否对爆破效果的影响很大。不堵塞爆破时，
不会出现漏斗和裂缝，爆炸能很大部份消耗在空气中产 生很大声响，而对爆破介质的作用很小；若加以堵塞， 效果就完全不同了。
试验表明：炮眼爆破不但要进行堵塞，而且应保证良 好的堵塞质量。软弱破碎岩体堵塞段应紧靠装药段，效 果较好。 堵塞长度L0与抵抗线W有如下关系：
多，这里仅介绍有代 表性的，典型的图式，
隧道钻爆法施工技术
楔形掏槽 环状布置
第五节 隧道爆破设计
楔形掏槽 线形布置
隧道钻爆法施工技术
直眼掏槽 环状布置
第五节 隧道爆破设计
直眼掏槽线形布置
有下导坑的炮眼布置 大孔距小抵抗线炮眼布置
隧道钻爆法施工技术
第五节 隧道爆破设计
4、最大允许用药量的确定（同前） 5、总装药量的计算与炸药的分配（同前） 6、装药结构
振动强度。 5、雷管段与装药结构； 6、必要的说明； 7、最后一栏为合计、计算出总炮眼数、钻眼总延米，各
类炸药用量、总用药量、雷管总用量。
隧道钻爆法施工技术
第五节 隧道爆破设计
（三）技术经济指标 1、周边眼钻爆参数有：间距、抵抗线、E/W值、深度、装药集中度、堵塞
长度、起爆方式； 2、工程量：开挖断面、循环进尺、爆破石方量、钻眼总数、钻眼总延米； 3、材料消耗：各类炸药消耗量、雷管消耗、其它材料消耗量； 4、有关统计数据：预计进尺、炮眼利用率、钻眼数、钻眼量。 （四）设计说明 1、设计依据； 2、本设计的适用条件； 3、施工要求与注意的问题； 4、机具与材料的有关说明； 5、设计未尽问题说明； 6、安全事项说明。 （五）其它必要的补充附图
中南大学隧道工程PPT课件
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1
12.1 施工准备
12.1.1技术准备
技术准备包括以下内容
➢ 审核设计文件 ➢ 控制桩的复核和复测 ➢ 施工调查 ➢ 确定施工方案 ➢ 培训专业人员 ➢ 编制实施性施工组织设计
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2
12.1 施工准备
12.1.2 物资准备
物资准备包括以下内容
对隧道施工中的各种材料、机械（具）需要量及其供 应计划、来源、采购、运输等都要做到件件落实。
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12.4 施工进度计划
12.4.2 工程数量计算
工序列好以后，即可根据施工图纸及有关工程数量 的计算规则，按照施工顺序的排列，计算工程数量。
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12.4 施工进度计划
12.4.3 计算各工序的劳动量或机械台班数量
劳动量：工程量与相应的时间定额的乘积。 劳动量可以是劳动力数量与生产周期的乘积，也可以 是机械台数与生产周期的乘积。 人工操作时叫劳动量，机械操作时叫作业量。
指导性施工组织设计包括以下内容
施工图组织设计
➢ 隧道进出口、斜井、竖井、横洞、平行导坑洞口施工 场地布置
➢ 隧道各口施工通风设计
➢ 各口施工通风风道及机械安装设计
➢ 施工排水设计
➢ 施工动力及照明线路布置
➢ 隧道防尘及其它必要措施设计
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12.2 施工组织设计
实施性施工组织设计内容
➢ 工程概况 ➢ 施工准备工作的安排 ➢ 工程数量 ➢ 材料数量 ➢ 机械（具）配备 ➢ 劳动力组织 ➢ 平面布置图 ➢ 施工组织进度图 ➢ 质量及安全措施
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12.4 施工进度计划
劳动量可按下式计算：
劳动量的计量单位，对于人工为“工日”，对于机械则为“台
隧道爆破施工技术PPT课件
二 隧道爆破器材及起爆方法
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二 隧道爆破器材及起爆方法
起爆方法：
✓ 火雷管起爆法 ✓ 电雷管起爆法 ✓ 塑料导爆管非电雷管起爆法 ✓ 混合起爆法
常用起爆器材：
✓ 火雷管 ✓ 导火索 ✓ 电雷管 ✓ 塑料导爆管非电雷管
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二 隧道爆破器材及起爆方法
1.导火索起爆法：
CONTENTS
一、 隧道爆破的基本概念 二、 隧道爆破器材及起爆方法 三、 隧道掏槽爆破技术 四、 隧道光面爆破技术 五、 隧道爆破设计
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一
隧道爆破的基本概念
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一 隧道爆破的基本概念
➢ 隧道爆破的原则：先做出设计，在掌子面上布置炮眼， 而后根据设计的炮眼深度和方向钻眼，然后根据设计装 药量及起爆顺序将炸药及不同级别的雷管装入炮眼，待 做好安全防护工作后，连接回路并起爆。
➢ 一般要求：按照爆破顺序，最初的几个炮眼要形成一个 槽腔，破岩深度取决于掏槽效果。
➢ 理想的爆破：成功的隧道爆破，应该是达到预定的进尺， 掌子面较平整，岩渣块度适宜装运，轮廓壁面平顺，超 欠挖在预定的范围之内，围岩稳定。
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一 隧道爆破的基本概念
1 主要名词解释
1.1 掏槽：在开挖面的中部，钻一定数量的眼，并且超量装药，以破 碎抛掷岩石，首先形成一个槽腔，增加自由面，为其他炮眼的爆破 增加条件。 1.2 光面爆破：使岩体沿开挖轮廓线爆除，最大限度少受损伤的爆破 技术。 1.3 预裂爆破：周边眼在断面上所有炮眼爆破前先起爆，其工艺与光 面爆破基本一样。 1.4 循环进尺：一次开挖爆破的隧道进尺。 1.5 炮眼间距：同一并排同段号爆破两相邻炮眼的中心距离。 1.6 抵抗线：通常将药包中心或重心到最近自由面的最短距离，称为 最小抵抗线，一般常用W表示。（最小抵抗线是爆破时岩石阻力最 小的方向，在这个方向上岩石运动速度最高，爆破作用也最集中。 因而最小抵抗线是爆破作用的主导方向，也是抛掷作用的主导方 向。）
钻爆法开挖PPT课件
1.楔形掏槽
钻孔与开挖面斜交。
由2-4对对称的相向倾 斜的掏槽孔组成，爆破 后能形成楔形槽。
楔形掏槽孔与孔底的夹 角在60度左右。
对于层理大至垂直或倾 斜的岩层，往往采用垂 直楔形掏槽。
水平楔形掏槽比较适用 于岩层层理接近于水平 的围岩或整体均匀的围 岩。
2.锥形掏槽 由数个掏槽孔呈角锥形
周边孔尽量同时起爆。
四.钻爆参数设计
1.炮孔直径 2.炮孔深度 3.单位体积耗药量 4.总装药量分配
1.炮孔直径
炮孔直径对凿岩生产率、炮孔数目、单位 体积耗药量和洞壁的平整程度均有影响。
应根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能 等进行综合分析确定，多采用32～50mm的 钻孔。
2.炮孔深度
指炮孔底至开挖面的垂直距离。 合适的炮孔深度有助于提高掘进速度和炮孔利用
一.炮孔种类及作用
为了克服围岩的夹制作用、改善岩石破 碎条件、控制隧洞开挖轮廓以及提高掘进 效率 按作用原理、布置方式及有关参数的不 同，开挖断面上布置的炮孔分成三类： （1）掏槽孔 （2）周边孔 （3）崩落孔
周边孔
崩落孔 掏槽孔
三）炮孔种类及布置
1）掏槽孔：
位置：开挖断面中下部
起爆次序：最先起爆。
作用：爆出平整的洞室开挖轮 廓。
崩落孔 掏槽孔
上述3类炮孔可以通 过微差网路实现毫秒 延迟起爆，先起爆炮 孔为后起爆炮孔减小 了岩石的夹制作用， 并增大了自由面。
为了降低爆破对围岩 的损伤，工程中常常 在周边孔和崩落孔间 布置一排缓冲孔。
二.掏槽爆破的三种形式 楔形掏槽 锥形掏槽 直孔掏槽
根据用药平衡的原则，将上述每一循环总装药量Q分配到 各个炮孔中。
在开挖过程中加以检验和修正。
中南大学隧道工程课件9(新奥法-)
第9章 新奥法
9.2.1 洞室开挖后的应力状态
3. 隧道开挖后的应力状态
弹性应力状态: 围岩强度高、稳定性好。 弹塑性应力状态:围岩屈服，塑性区有一定的承载力。
第9章 新奥法
9.2.2 围岩稳定性判据
1. 岩体强度判据
洞室周边围岩应力>岩体强度极限 1）脆岩：σ二次>强度极限 2）软岩：σ二次>强度极限
第9章 新奥法中南大学
9.1 新奥法的基本概念 9.2 隧道施工过程的力学解析与分析 9.3 新奥法的施工技术 9.4 新奥法的监控量测
第9章 新奥法
9.1 新奥法的基本概念 9.1.1 新奥法的由来与产生的历史背景
1. 新奥法的由来
新奥法的全称是新奥地利隧道工程方法， 即New Austrian Tunneling Method，缩写为 NATM。
第9章 新奥法
4. 喷射混凝土的材料及其组成
1）喷射混凝土的材料 （1）水泥
喷射混凝土对所采用水泥的基本要求是：掺入速凝 剂后凝结快、保水性好、早期强度增加快、收缩小。优 先采用325号以上的普通硅酸盐水泥。
第9章 新奥法
9.3 新奥法的施工技术 9.3.3 喷射混凝土
4. 喷射混凝土的材料及其组成 1）喷射混凝土的材料
5. 钢筋砂浆锚杆的安装工艺 2）灌浆设备 3）钻孔
孔径应大于锚杆直径15～20mm， 在灌浆前应用高压风将孔眼吹净。
4）注浆及安装锚杆
将注浆管插入到孔底，在注浆的同时，将注浆管徐徐 向外拔出，待注浆管口距钻孔口20～30cm时，停止注浆， 然后将锚杆插入至孔底部将砂浆挤满钻孔。
第9章 新奥法 9.3 新奥法的施工技术
第9章 新奥法 9.3 新奥法的施工技术
隧道工程爆破施工技术详细解析PPT文档共38页
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
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硝化甘油炸药。硝化甘油炸药抗水性强、密度高、 爆炸威力大。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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炸药
硝铵炸药
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
1.起爆传爆材料
导火索和火雷管 导火索：又称导火线，由药芯和索壳组成。外
径5.2～5.8mm，药芯为黑火药。 火雷管：用导火索喷出的火焰引爆的雷管。
压缩粉碎区 它是指半径为R1范围的区域。 抛掷区 R1与R2之间的范围叫抛掷区。介质的结构仍 然被破坏成碎块。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
破坏区 该区又叫松动区，是指R2与R3之间的区域。
震动区 R3与R4之间的范围叫爆破震动区。在此范围内，
爆破能量只能使介质发生弹性变形，不能产生破 坏作用。
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第7章 隧道钻爆法施工作业
爆力（威力） 炸药爆炸时对周围介质做功 的能力称为爆力。炸药的爆力越大，其破坏能 力越强，破坏的范围及体积也越大。
猛度 炸药爆炸后对与之接触的固体介质的 局部破坏能力称为猛度。
殉爆距离 一个药包（主动药包）爆炸后， 能引起与它不相接触的邻近药包（被动药包） 爆炸，这种现象称为被动药包的“殉爆”。
第7章 隧道钻爆法施工作业
导爆索和继爆管
导爆索——又称传爆线，索芯用高烈性炸 药（黑索金或太安）制成。它经雷管起爆后， 可以直接引爆炸药。传爆速度一般为6800～ 7200m/s，外表涂成红色或红黄相间颜色。
继爆管——是一种专门与导爆索配合使用 的，具有毫秒延期作用的起爆器材。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
0.75<n<1的爆破称为加强松动或减弱 抛掷爆破；
n≤0.75的爆破称为松动爆破。
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第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1.2 钻孔机具
1.凿岩机
风动凿岩机 按使用动力 内燃凿岩机
电动凿岩机 液压凿岩机
冲击转动式 按钻进工作原理 旋转式
旋转冲击式
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台车钻孔施工
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1.2 爆破材料 1. 炸药
爆破材料：炸药、起爆、传爆材料。
起爆传爆材料：雷管、导火索、导爆管
炸药的性能：
敏感度
爆速
炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传
播速度称为爆速
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
风动凿岩机--俗称风钻 它以压缩空气为动力
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风动凿岩机
开关
水管接头
风管接头
气腿
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准备凿岩 钻孔前准备
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第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1.4 隧道内常用的爆破方法
1、炮眼的种类：
掏槽眼——针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特 点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置布
置几个掏槽炮眼；
辅助眼——位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称 为辅助眼继爆管；
周边眼——沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
隧道工程中常用的炸药
铵梯炸药。
浆状（水胶）炸药。该种炸药具有抗水性强、密度 高、爆炸威力大、原料广、成本低和安全等优点， 常用于有水爆破中。
乳化炸药。通常是以硝酸铵，硝酸钠水溶液与碳质 燃料通过乳化作用形成的乳脂状混合炸药，也称为 乳胶炸药。
电雷管：主要由电发火装置和一个火雷管组成。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
塑料导爆管与非电雷管
塑料导爆管：塑料导爆管是用来传递微弱爆轰
波给非电雷管，使之爆炸的传爆材料之一
非电雷管。
非电雷管
塑料导爆管
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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最小抵抗线W 药包中心到自由面的最小距离。
爆破作用指数 爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值n （n=r/w）称为爆破作用指数 n=1的爆破称为标准抛掷爆破，其漏斗标 准抛掷爆破漏斗； n＞1的爆破称为加强抛掷爆破或扬弃爆破；
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第7章 隧道钻爆法施工作业
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风稿
风稿破岩
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碎石机械开挖下台阶
冲击锤
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第7章 隧道钻爆法施工作业
2.凿岩台车
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2.凿岩台车
单臂台车
三臂台车
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
掏槽眼 辅助眼
周边眼
上台阶：1段：4个，每孔装药5巻 3段：5个，每孔装药4巻 5段：9个，每孔装药4巻 7段：2个，每孔装药4巻 9段：12个，每孔装药4巻 10段：31个，每孔装药1巻 11段：13个，每孔装药4巻 共76个孔，215巻炸药。
第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1 钻爆开挖 7.2 装碴与运输 7.3 隧道支护技术 7.4 隧道衬砌结构的防水
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业 7.1 钻爆开挖 要求：
按设计要求开挖出断面；
石碴块度适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输；
钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间；
减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定；
减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环
境的破坏。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
1. 无限介质中的爆破作用
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
2. 爆破基本概念
临空面 又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。
爆破漏斗 在有临空面的情况下，炸药爆破形成的一个圆锥
形的爆破凹坑就叫爆破漏斗。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业