光面爆破与预裂爆破的对比分析

光面爆破与预裂爆破的对比分析

摘要：从光面爆破和预裂爆破的基本概念入手，阐述其爆破机理。借助于理论和经验，对光面爆破和预裂爆破做出了比较。

关键词：光面爆破、预裂爆破

光面爆破和预裂爆破都是使爆破裂隙沿设计开挖面形成的控制爆破方法它们均能使露天边坡、井巷和隧道的开挖面光滑、平整，减少超挖、欠挖，以保持边坡和围岩的稳定性，从而提高爆破工程施工质量。做到安全、经济、科学的开挖。

一、基本概念

1、光面爆破

光面爆破早20份纪50―60年代在瑞典发展起来并得到改进的爆破技术。光面爆破亦称密眼小炮孔爆破。通过合理地选择各种参数、严格控制装药量、科学布置各种眼孔、按照一定的顺序起爆装药以及利用岩石抗拉强度远远低于其抗压强度的特性，可以有效的组织爆破能力。在爆后，要求成形的轮廓线以外的岩石不受扰动和破坏，尽可能地保持围岩自身强度。这种人为控制的爆破方法就叫做光面爆破，简称“光爆”。

2、预裂爆破

预裂爆破是在开挖区内的炮眼起爆以前，沿着设计轮廓面所布置的炮眼首先起爆，形成有一定宽度的贯穿裂缝，将开挖区与保留区的岩体分离开，留下光滑、平整的开挖面的爆破方法。预裂爆破为轮廊爆破,是主炮孔爆破之前在开挖面上先爆破一排预裂炮孔,在相邻炮孔之间形成裂缝,从而在开挖面上形成断裂面,以减弱主爆区爆破时地震波向岩体的传播,减少保留岩体的破坏,且沿预裂面形成一个超挖很少的平整岩面。

长期的实践表明，光面、预裂爆破的成败60%取决于钻孔精度和质量，40%取决于爆破技术水平。欧美已经研制生产出保证钻孔定位、定向精度的控制器，它在钻孔时能自动调整钻孔偏角，甚至在钻机上安装了GPS定位系统，可由电脑精确控制钻孔方向。

我国90年代末至本世纪初光面、预裂爆破技术在三峡工程临时船闸和永久船闸开挖中得到广泛应用。其中永久船闸全长1620m，直立墙坡最大挖深67.8m，闸槽开挖方量达1300万方，爆破超欠挖起伏控制在15cm以内，半孔率大于95%，爆破开挖质量优良。2001年在焦晋高速公路K5+840―K6十010段成功实施了铜室加预裂爆破技术，边坡开挖面积达1万平方米，分4个台阶，边坡最高达92米，半孔率达95%以上，边坡稳定、平整、美观。

二、光面爆破和预裂爆破的成缝机理

对于光面爆破和预裂爆破成缝机理等断裂控制爆破成缝机理的认识一直众说纷纭，但归纳起来，有三种解释较有代表性

1、应力波波峰的千涉(亦叫做应力波叠加理论)该理论是美国的杜沃尔(W.1.Duvoll)和帕尼(B.S.parie)于1962年提出的，认为当相邻两炮孔同时爆炸时，各自产生应力波沿炮孔连线相向传播，经一定时间后，孔壁处应力达峰值，其后，由于应力波的相互干涉，产生应力叠加，形成环向拉应力，如果环向拉应力大于岩石的动态极限抗拉强度时，则在炮孔连线中间应力波叠加处拉断，形成裂缝面。装药连线中点处的应力开始增大，达最大值后再逐渐减小。

2、爆炸气体准静态高压作用该理论以瑞典的兰格福尔斯(ngifors)和日本的山口梅太郎和伊藤一郎为代表，认为炸药起爆后，爆炸应力波产生的应力使岩体在炮孔连线上产生初始裂缝，裂缝是从孔壁处开始形成，并向两炮孔连线方向

延伸的。这时可能只产生封闭性的初始裂缝，但因爆炸气体的继续静力作用，加速了裂缝的发展。此时，高压气体渗人已形成的裂缝内，裂缝尖端便产生所谓“气刃效应”，从而使原有裂缝延伸。贯通并扩展，最后形成具有一定宽度的贯通裂缝。

3、应力波与爆炸气体的综合作用该理论以H.K科特为代表发展来的，认为只有在相邻两装药几乎同时爆炸的条件下，才有可能发生应力波的叠加，为保证此条件，则必须采用高精度毫秒雷管。但实际中采用的秒延期或普通毫秒雷管，由于其时差较大(或存在漂移)，相邻装药的贯穿裂缝往往不是靠应力波的叠加所形成，而是各装药激起的应力波先在各自炮孔壁产生初始裂缝，然后在爆炸气体静压力作用下使之扩展贯穿形成平整的裂缝面。

三、光面爆破和预裂爆破间的区别

光面爆破的主爆破炮眼先于控制开挖轮廓面的光面炮眼起爆。而预裂爆破的主爆破炮眼在控制开挖轮廓面的预裂炮眼之后起爆。光面爆破就是先爆破主体开挖部位的岩石，形成有效的临空面，然后再用布置在轮廓线上的炮孔，将作为保护层的“光爆层”炸除，形成一个平整的开挖面。采用该法爆破的特点是开挖面光滑平整，围岩稳定性受爆破扰动而下降的程度较低，从而提高爆破施工的质量，实现更安全、经济和科学的爆破开挖。

预裂爆破是在开挖区内的炮孔起爆以前，沿着设计轮廓面所布置的炮孔首先起爆，形成有一定宽度的贯穿裂缝，将开挖区与保留区的岩体分离开，留下光滑、平整的开挖面的爆破方法。预裂爆破自上世纪50年代问世以来，因在保持预留面平整光滑和减震方面表现出明显的优越性而得到了广泛的应用，但是由于炸药爆炸反应的“三高”特性、岩石性质的非均匀性、以及测试手段的局限性，使其破岩成缝机理的研究受到很大的限制。但近二、三十年来，随着科学技术的进步，借助于的测试技术如高速摄影、动光弹、轻气炮实验等，通过模拟实验，并借助先进的理论和方法，岩石预裂爆破成缝机理的研究取得了较多的成果，并建立了许多岩石爆破成缝模型。

光面爆破的主爆破炮孔先于控制开挖轮廓面的光面炮孔起爆。而预裂爆破的主爆破炮孔在控制开挖轮廓面的预裂炮孔之后起爆。从技术经济效果对比而言，只要不是为了降震目的，或严格控制开挖边界，一般采用光面爆破的多，尤其是在破碎岩体中多采用光面爆破。对于中等硬度以上的完整岩体，只要临近边坡的主爆孔参数选择合理，不造成过大的后冲作用，在壁面平整效果相同的条件下，光面爆破的经济效果更好，因为不仅单位坡面面积上的爆破成本低于预裂爆破，而且还破碎光爆层岩体。

参考文献：

[1]杨文渊.工程爆破常用数据手册[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]齐景岳.隧道控制爆破技术[J].铁道标准设计, 2006(11).

[3]王鸿渠,陈建平.爆破工程地质[M].北京:中国铁路出版社,1980.

[4]陈建平.爆破裂隙的形成机制与发育规律[M].成都:成都科技大学出版社, 1988.

[5]张继春.工程控制爆破[M].成都:西南交通大学出版社, 2003.