隧道及地下工程光面爆破技术研究

隧道及地下工程光面爆破技术研究

作者：王燕芬

来源：《装饰装修天地》2015年第08期

摘要：隧道及地下工程光面爆破技术主要是利用智能优化控制技术对进行发展规划的，在实施工程过程中要制定光爆质量评定指标体系与技术标准，定量分析光爆开挖进尺与安全步距，开发基于无线网络技术的光面爆破智能优化控制管理决策系统，这样才能实现实时数据和信息的交流，使其朝着标准化、定量化、数字化、智能化与自动化的方向发展，这是我国，隧道及地下工程光面爆破技术的发展趋势。

关键词：光面爆破技术;隧道及地下工程;发展趋势

前 ;言

随着我国经济水平的不断提高，城市化进程得到了不断地推进和深入，伴随着这种发展现状，城市的基础设施在不断建设和完善，各种类型的工程建设如雨后春笋般纷纷涌现，尤其是隧道及地下工程。近些年来，全国各大城市纷纷建设了公路、铁路、地铁和轻轨等道路工程，这促进了我国交通事业的腾飞，在这些工程中都伴随着地下工程和隧道工程，而其隧道或地下工程在开挖施工中必须运用到爆破技术。

一、光面爆破技术研究现状及分析

光面爆破一直是隧道及地下工程安全生产的关键技术问题。目前，有关隧道及地下工程光面爆破关键技术的研究在于三个方面：光面爆破机制、光面爆破参数、光面爆破控制管理。

1.光面爆破机制

长期以来，光面爆破机制的研究一直是岩石力学研究领域的重要课题，随着爆破理论的发展，其经历了弹性理论、断裂理论、损伤理论三个发展阶段。随着工程实践经验的积累以及先进测试技术的发展，光面爆破机制的研究也取得了较大的进展，逐渐形成了应力波叠加、爆生气体准静压力作用、应力波与爆生气体共同作用理论，促进了爆破机制研究的进一步发展。随着科技的进步，借助于高速摄影、动光弹等先进手段的爆破机制研究也取得了进展。大多数学者认为爆破成缝机理主要是应力波与爆生气体的共同作用，并把损伤力学理论、断裂力学理论引入到岩石力学的研究中，从宏观和细观方面研究工程爆破时岩石动态损伤机制，为光面爆破机制的进一步发展做出了突出贡献

2.光面爆破参数

目前，光面爆破参数的研究主要包括理论公式计算法、工程经验类比法、试验模拟法以及现场试验等，国内外关于光面爆破参数的研究成果较多。Fokin对爆破参数的计算方法进行优

化改进; 宗琦等依据光面爆破成缝理论，对装药不偶合系数、空气柱长度、装药集中度、炮孔间距和光爆层最小抵抗线等参数进行了理论分析; 张志呈等从光面爆破的偏心不耦合、中心不耦合和护壁不耦合等 3种不同装药结构出发，研究了不同装药结构光面爆破对岩石的损伤情况Park D 等利用炮眼底部采用空气间隔装药，研究了爆破振动对隧道的影响;外国有些科学家等在考虑隧道及爆破参数设置的基础上，对隧道内部爆破振动波进行了分析预测，指出荷载-距离曲线能较好的预测爆破振动波的分布。由此可知，目前国内外关于光面爆破参数的研究主要是针对爆破各相关参数如周边眼间距、周边眼最小抵抗线、周边眼密集系数、不耦合系数、装药集中度、装药结构、装药形式、装药量、药卷直径、起爆方式、掏槽方式以及地质构造、岩石性质、爆破器材等，并从不同角度与不同程度地对其作用原理、适用条件、预测效果等方方面面的分析比较与检验，提出了一些建设性的意见与建议，但并没有从理论上给出一套较合理且全面的光面爆破各参数的的计算公式。

3.光面爆破控制管理

光面爆破控制管理技术是国内外隧道及地下工程的研究热点和难点，也是工程安全、科学、合理与快速施工的关键，是隧道及地下工程建设的重要组成部分，贯穿于深埋长大隧道建设的全过程，同时，国内外学者也对其进行了很多富有成效的研究。

二、隧道及地下工程光面爆破技术的发展展望

目前，国内外虽然在隧道及地下工程光面爆破技术领域积累了丰富的工程经验，但理论研究还相对滞后，不能满足工程建设的发展需求，光面爆破技术应该向着标准化、定量化、数字化、智能化与自动化的方向发展，具体应加强以下几个方面的研究：

1.隧道及地下工程光面爆破质量评定指标体系与技术标准研究

对隧道及地下工程爆破面的平整度、爆破轮廓线的规则性与光滑度、超欠挖情况等具体爆破效果进行分级与定量化处理，分级采用定性与定量相结合的指标，并根据不同的围岩级别建立全新的综合围岩分级技术标准，建立隧道及地下工程光面爆破质量评定指标体系。

2.光面爆破机制、光面爆破参数优化设计研究

模型试验结合现场试验，从理论上探讨围岩与光面爆破参数等因素对光面爆破效果的影响规律，理论结合现场试验数据总结分析各影响因素对爆破效果的影响，基于试验总结经验规律，深入探索光面爆破机制，提出光面爆破参数优化方法。

3.光面爆破开挖进尺与安全步距技术标准关键技术研究

目前我国地下工程爆破开挖进尺与安全步距普遍超标，借鉴相关规范以及铁道部对不同围岩级别的隧道开挖进尺与安全步距做出强制性规定的方法与成果，结合现行实验试验与实践成果，综合分析光面爆破施工的各相关参数、爆破起爆方式、爆破掏槽方式与爆破的地质构造环

境、岩石性质、爆破器材等因素的相互影响关系与优缺点，大力推动隧道及地下工程爆破开挖进尺与安全步距技术标准关键技术研究。

4.基于无线网络技术的光面爆破智能优化

控制管理决策系统研究。基于无线网络技术，开发手持式的隧道及地下工程光面爆破智能优化控制管理决策系统，对隧道及地下工程的地质构造环境、岩石性质等地质信息进行准确快速采集与分析，利用网络技术实现实时数据和信息的交流，对光面爆破过程中各参数与岩体是否匹配进行智能分析，在综合判断前期现场试验爆破过程是否合理的基础上，及时反馈分析并修正优化各爆破参数，以预测后续工程爆破过程中可能出现的新行为、新动态，指导爆破的安全施工，进一步排除工程爆破过程中可能出现的各种超欠挖情况，排除各种险情，降低工程成本，提高工程的安全性。

三、结束语

综上所述，随着我国科学技术和经济的不断发展，光面爆破技术也有了逐步的发展，在收集整理相关资料的基础上，隧道及地下工程光面爆破技术的现状可以从光面爆破机制、光面爆破参数、光面爆破控制管理等三个方面进行分析，随后对隧道及地下工程光面爆破技术进行展望，总而实现光面爆破的标准化、定量化、数字化、智能化与自动化的发展趋势。

参考文献：

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[2]周春锋.城市浅埋隧道开挖减震控制爆破技术[J].工程爆破，2010，7（1）.

[3]李博马，明瑜王，兴杰.光面爆破技术在隧道施工中的应用[J].铁道工程学报，2011（18）.