浅谈千枚岩地质条件下的隧道爆破施工

论文关键词：千枚岩　隧道爆破　爆破方案　效果

论文摘要：本文首先分析了千枚岩地质条件下的爆破方案选择；其次，从掏槽、周边眼间距、装药结构及药量等方面介绍爆破方案；第三部分论述爆破地震效应措施，最后阐述爆破效果。

千枚岩是一种显微变晶片理发育面上呈绢丝光泽的低级变质岩。千枚岩典型的矿物组合主要有绿泥石、石英和绢云母，有的还含有少量的长石以及碳质和铁质等物质。有些千枚岩中还少量的含有方解石、雏晶黑云母以及黑硬绿泥石或锰铝榴石等类型的变斑晶。一般的千枚岩表现为细粒鳞片变晶结构，粒度一般也都小于0.1毫米，在片理面上常有小皱纹构造出现。千枚岩的原岩一般为黏土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩，是低级区域变质作用的产物，其岩石强度一般较差。钻爆法是隧道施工中较为常用的方法，其中光面爆破是关键。千枚岩地质条件比较特殊，其岩石强度差，岩石破碎，饱和单轴抗压强度低，所以，研究通过光面爆破技术使此类岩石爆破参数得以优化，减轻爆破给岩石造成的影响，确保隧道轮廓的完整，具有重要的现实意义。

隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。

1.确定爆破方案

在千枚岩地质条件下，一般采取台阶法开挖方式，具体方法是：在超前于洞身拱部三到五米的地方起挖，为新奥法施工提供平台，其次，洞身下半部与洞身拱部同时开挖，并同时进行锚喷支护。

所用到的周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术的优势有：首先，炮孔药量较少，爆破给周围岩石的破坏性降低；其次，可以控制爆破成型，使爆破给围岩造成的影响减小；最后，减少炮孔数量，是炸药爆破能量利用率提高。

2.爆破方案

2. 1掏槽方式及间距的确定

在隧道开挖爆破中，掏槽爆破一直是一项比较关键的爆破技术，掏槽爆破的主要作用是掘进。其目的是在只有一个临空面的条件下，首先在工作面中央形成较小但有足够深度的槽穴，然后通过槽穴进行爆破。因此，从这个角度来看，这个槽穴也是整个地下坑道、隧道等施工开挖中的先导。掏槽方式以及间距的确定就显得尤为重要了。一般来说，隧道爆破掘进中常用的掏槽方法有三种，分别是斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。斜眼掏槽适用干各类岩石，一般而言，炮服与工作面夹角通常为55度到70度，这个夹角会随着岩石坚硬程度的提升而变小，每个掏槽眼间距一般去3到5分米，并且随着岩石坚硬度的提高，间距的取值也越小夹角越小；直眼掏槽一般是设置空眼作为自由面，然后依次起爆临近空眼的炮孔，逐步扩大，待扩大到400~800mm时，即为辅助眼形成了足够的自由面。混合掏槽其实就是直眼和斜眼掏槽混合布置，在实质上还是直眼掏槽，只是在扩大槽孔时采用斜眼。结合千枚岩的地质条件，千枚岩地层隧道的围岩宜采用混合掏槽。对于掏槽眼来说，一般的地质条件下可以采用大间距的楔形掏槽，这种掏槽对口掏槽眼距可以达到5m 左右，能够起到少钻眼，少装药以及加快施工进度的目的。但是，在千枚岩地质条件下，采用大间距的爆破效果往往很难保证，因此，可以适当的减小楔形掏槽眼间距，一般的，v 级千枚岩地层掏槽眼间距可以确定为3米。

2. 2周边眼间距和周边眼最小抵抗线的选择

实际上，周边眼间距和周边眼最小抵抗线并没有一个确定的量。它们的选择是要根据千枚岩本身的抗爆性、采用的炸药性能以及炮眼直径和装药量而定的。在一般的情况之下，周边眼的间距应该要小于其它炮眼的间距，周边眼的最小抵抗线也要相应地减小。通过长期实践的总结，一般周边眼间距可以取e = 320到 720毫米，最小抵抗线可以取w = 500到800毫米。从减小爆破产生的振动效应,降低对周边围岩的破坏和减少爆破引起的围岩稳定性出发,采用了周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术,根据隧道层状岩体相似模拟爆破试验和现场爆破地震动测试,进行了千枚岩地段的爆破参数设计,并结合爆破数值模拟,提出了相应的减震措施,从而达到隧道后期安全快速施工的目的,并为类似工程爆破施工提供了较好的借鉴。

2.3装药结构

千枚岩地质条件下的隧道爆破施工还要注意装药结构，装药结构是炮孔内装药的安置方式，装药结构对爆破效果的影响很大，一般的装药结构方式有耦合装药、不耦合装药、连续装药以及间隔装药这几种。往往不同的装药结构产生的爆炸效果也会截然不同，为了获取良好的爆破效果，就需要根据实际的炮孔所在位置以及每个炮孔所起的作用合理选择装药结构。

一般的，在选择装药结构时，应尽可能的通过装药的结构使炮孔全长范围内岩石受到的爆炸载荷趋于合理均匀，在此前提下，还要尽可能的保证装药结构的可施行性，不能由于太过于复杂而不能施行。经过长期的实践，我们发现在千枚岩地质条件下，炮孔直径与切缝管内药卷直径的比值，在1.5到2.0之间可能效果要好一点。

3.爆破地震效应措施

通过对千枚岩地层的岩石结构和具体的其他地质条件的分析，并结合以往的千枚岩爆破经验，可以得知在千枚岩地质条件下的隧道爆破施工中，爆炸的应力波对岩石的破坏作用主要集中在保障的周围较近地区，并且对掩饰的损失也主要是体现在对岩石的力学性能恶化完整性损伤方面。从爆炸的振动幅度来看，对千枚岩进行爆破时，往往最大的振动速度都是出现在爆破拱顶垂直方向和起拱处的水平方向上，因此，我们认为爆破时的拱顶周边的围岩可以确定为最容易发生破坏的区域。同时，爆破具有一定的对称性，一般可以考虑在设计爆破时依照中线进行对称的布置。

4.爆破效果

通过对千枚岩地段隧道的掘进开挖爆破效果及其影响因素的分析，利用现有定向断裂爆破技术，通过合理的设计爆破隧道周边部位的钻眼，同时选取合适的炸药品种以及装药结构，在适宜的掏槽形式下，基本上能够达到预期的爆破目的。千枚岩在爆破之后，基本上能够较为完全的分成两个部分，而且炮孔壁也只是在计划预定的方向和位置出线了一定的裂缝，其他区域则完全没有宏观破坏的出现，后方岩石则出现了较多的裂缝，达到了爆破的目的。另外要注意下爆破中的山岭隧道施工钻爆法，这种岩石的爆破中其关键技术是光面爆破。而千枚岩软质岩类是隧道施工经常遇到的围岩,此类围岩岩石呈千枚状、片状构造,鳞片变晶结构,主要矿物成份为绢云母、石英、绿泥石等。

在工程的减小爆破产生的震动时，要注意降低对周边岩石的破坏，这样才能够增加周围岩石的稳定性，目前最多的是采用周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术，这对于隧道爆破来说是一种较好的技术选择。

参考文献：

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