预裂爆破对边坡岩体损伤的试验

预裂爆破对边坡岩体损伤的试验研究
徐雪原，孟祥争，罗国庆，李学锋
（广东宏大爆破股份有限公司，广东广州510000）
摘要：在进行岩石边坡的爆破开挖中，采用预裂爆破可以有效的减少边坡超挖以及岩石塌落的情况发生，并且能使坡面更加的平整，美观和稳定。

但是在进行预裂爆破时，极易发生安全事故，并且根据相应的要求爆破性能也是不一样的。

针对这一问题，实验研究了预裂爆破对边坡岩体的损伤。

关键词：预裂爆破；边坡岩体；损伤；试验
1试验地点的选择以及爆破方式的选择
在进行预裂爆破对边坡岩体损伤的试验中，选择了青岛的
某工地进行预裂爆破试验，其工地岩体大致都被风化，但是上
层岩体风化严重，下层岩体风化较弱的边坡岩体层，并且其裂
隙发育停止。

而实验采用了普通小口径爆破来和预裂爆破进行
对比。

在上层岩石采用以挖掘机为主，小口径爆破方法为辅的
开挖方法，其坡度的设计值为1：1.2；而下层则采用深孔加预裂
爆破的开挖方法，其坡度的设计值为1：0.6，并且两者之间留出
了100的距离来避免相互之间的影响，从而对两种爆破方法进行详细的对比。

2爆破试验检测的方法
为了直观有效的对预裂爆破区和小孔径爆破区段的坡内岩体损伤情况进行评价，在所选青岛的某工地路段对两种爆破方式使用了超声波检测技术。

超声波检测仪可以检测到在爆破过程中超声脉冲在岩体介质内的传播速度和首波幅度等声学参数，然后通过所得到的这些数据及其相应的变化来评价介质的物理特性，从而实现对两种爆破方式的比较。

超声波检测分为单孔法和跨孔法，但是由于单孔法对脉冲在岩体介质内检测的结果受钻孔壁面和岩体局部裂缝的影响很大，随爆破产生的浅层岩体破坏程度无法进行区分，所以本次试验采用了跨空超声波检测法。

具体的准备过程是将两孔平行之间的距离保持在1m左右，这样既适合超声波的穿透能力，又能及时准确的判读到爆破对岩体松动以及局部细小裂缝的影响；而预裂爆破区段和小口径爆破区段的两个代表性试验地点都是距离坡脚以上的3m处，处于同一层岩石上，其地质条件也都相同，具有可比性。

各个试验点都要同时进行3组跨空超声波检测法。

超声波检测中所用到的所有仪器设备为RS-ST01C非金属声波检测仪，分别用FYS-45柱状换能器在两个平行的跨孔中激发和接收超声波信号。

2号孔为超声波发射孔，其他的孔主要进行接收器的放置，每一组超声波检测点由深至浅，相互间的间隔密度保持在25cm左右。

利用超声波来对检测孔的布置以及检测结果进行处理图形如图1所示。

3结果分析
在进行预裂爆破和小口径爆破以后，根据边坡内部由浅至深岩石受到扰动程度的不同，同时结合到跨孔法检测的超声波特征进行分析，主要将边坡内的岩体分为了三个区域。

第一个区域定义为岩石破损松动区，这是因为该区域内的坡面岩石受到的冲击力和扰动比较强，内部的裂隙较发育，声学特征为超声波不能正常的对其进行穿透，从而造成接受的波形发生了严重的畸变，声波的能量衰减速度也很快，是不能进行有效的超声波检测；而岩体的主要特征是肉眼观看到的岩体仍然比较完整，但是其内部裂隙在受到爆破冲击力后大量扩展，造成了岩体的松动，强度发生显著的降低，抗风能力也变弱了。

第二个区域定义为岩石损伤区。

主要是因为这一区域内的岩石受到的冲击扰动比较弱，只有岩体内部微小裂隙较发育，其声学特征为超声波穿透时声波的能量有所衰减，首波波幅有较大的下降，但是接收到波形却是正常的；岩体特性表现为岩体完整性比较好，但是其内部微小裂隙受到爆破冲击力和卸荷作用的影响后岩体有所扩展，岩体的强度水适当下降，属于边坡扰动范围。

第三个区域定义为原状基岩区。

这一区域的岩体基本没有受到扰动。

其声学特征表现为声波的波速比较快，首波波幅较大，超声波穿透岩体时期声波能力量的损失很小，可以忽略不计，岩石还处于原应力状态。

进行跨孔法超声波检测时，对结果的评价按照以下情况进行分析：深度在1.00~1.75m范围内属于岩石损伤区域，所测得的波形较为正常，但是首波波幅有较大幅度的下降，超声波波速和原来的原状基岩相比下降了10%以上；深度超过了1.75m 以后属于原状基岩区域，在该区域内接收到的波形衰退很小，首波波幅比较大，超声波的波速普遍都在5000m/s以上。

预裂爆破跨点的超声波检测结果如图2所示，GM2-GM1和GM2-GM3组中深度在1m以内，GM2-GM4组深度在0.75m 以内，属于岩石破损松动的区域。

在该区域测得的波形发生了畸变，声学参数无法进行有效的判读。

普通小孔径爆破工点跨孔法超声波检测结果见图3所示，按照上述同样的方法进行分析，小口径爆破区域段坡内受到冲击发生破损松动的岩石深度达到1.5~1.75m，明显大于预裂爆破所产生的松动区域厚度，而损伤区域厚度也和预裂爆破区域（1）检测孔的布置图（2）检测剖面图
图1非预裂爆破面的检测结果剖面图以及检测孔的布置图
地质勘测
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相当，也是0.75m，再往下深入就是属于原状基岩了。

在进行实际边坡坡面岩体的松动和损伤判断时主要受到两方面的因素影响：①爆破冲击扰动；②卸荷作用后应力的垂直分布。

这两个影响因素难以被区分开来，但是通过对相同条件下预裂爆破和小口径爆破边坡的对比试验可以证明，在相同的地质条件之下，卸荷作用产生的岩体松动损伤程度大致相同，但是其爆破方法的不同对边坡内岩体损害程度和深度有较大的区别。

小口径爆破比预裂爆破所产生的松动区域要大上1.5倍以上，这说明采用预裂爆破降低爆破冲击扰动对改善边坡质量有着相当重要的作用。

此外试验之后的监测数据表明，尽管预裂爆破形成的坡面外观较为平整、美观，但是其中坡内的岩体仍然出现了一定的松动以及损伤，有很大一部分是由于卸荷应力重分布造成的，而当前还不能用试验来区分卸荷应力重分布和爆破冲击的影响程度，其中的数值模拟可以进行估算。

4结论
（1）经过跨孔法超声波检测结果表明，声学参数的变化直接有效的反映了其爆破岩体的损伤程度。

随着检测深度的增加岩体的声速和首波波幅都呈现出了增加的趋势。

在进行预裂爆破的区域段到1.75m深左右就达到了原状围岩的声速，而小口径台阶爆破的区域段2.00~2.30m处深度才达到原状围岩深度。

（2）若按照超声波检测声学参数可否进行判读为标准，那么推断出的爆破破损界面为：预裂爆破区域内的围岩破损界面深1.00m左右，小口径爆破区域内围岩破损界面深2.0m左右。

（3）由于爆破对方式不同，对边坡内岩体的损伤程度也大不相同。

小口径爆破所产生的松动破坏区域比预裂爆破产生的松动破坏区域要大上1.5倍左右，所以预裂爆破把对边坡岩体的损伤降到了最小。

而利用预裂爆破技术不仅减少了对边坡超欠挖的工作量，使边坡比起其他的爆破方式要更加的美观，同时对边坡内的岩体的损害和扰动程度很小，不会对边坡开挖质量造成影响，应该大力推广这种爆破方式。

5总结
在进行了预裂爆破法对边坡岩体的损伤试验以后得出，预裂爆破法具有减少坡内岩体损害造成岩体发生坍塌的优势，并且在进行爆破后边坡表面比起小口径爆破法更加的平整，美丽。

所以在地质较为松弛的地段进行开挖工作，最好应使用预裂爆破法。

参考文献：
[1]高天荣.露天矿预裂爆破对边坡的损伤研究[J].铜业工程，2011，（6）.
[2]杨年华.关于预裂爆破与浅孔爆破的岩体损伤对比试验研究[A].第九届全国工程爆破学术会议论文集[C].2008.
[3]唐海，李海波，周青春，等.预裂爆破震动效应试验研究[J].岩石力学与工程学报，2010，29（11）.
图2预裂爆破工点跨孔法超声波检测结果图图3小口径爆破工点跨孔法超声波检测结果图
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城市污泥是天然的有机肥料，是缓效肥，其主要成分是传统的城市粪肥。

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一个城市个别企业，少量含重金属等有害成分的工业废水除害处理的投资与消耗是很有限的，技术是成熟的，如果管理得当，这个问题完全可以解决。

6结语
广州市城市排水系统应有统一的规划。

城市排水系统工程建设要确保工程质量优良，建成后各项管理养护措施要到位。

应充分利用城市雨水与城市污水处理厂再生水资源。

应用多种模式及技术工艺处理处置城市污泥。

参考文献：
[1]张杰，李碧清，李继祥，高洁.我国城市污水处理与利用对策研究.湖南科技大学学报，2004，19（2）：80~83.
[2]张杰，李碧清.城市节制用水的理论与方法.城市环境与城市生态，2003，16（4）：1~3.
[3]张杰.城市排水系统的现代观.中国工程科学，2001，3（10）：33~35.
作者简介：李碧清（1966-），男，2004年获哈尔滨工业大学博士学位，高级工程师，总工程师，研究方向为水环境恢复。

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