层状围岩对隧洞爆破开挖时超欠挖的影响

周峰

【摘要】隧道开挖的时候会出现很多超欠挖的情况，这个问题也一直成为施工單位施工过程中的一个难题，不但让隧道施工的造价提高，出现一定的经济损失，还会让后期施工的难度进一步加大，如果没有妥善处理围岩隧洞，还会导致隧洞出现大面积坍塌的问题，严重影响工程施工质量，给工程施工造成很大的安全隐患，爆破的过程中如果没有办法很好的对超欠挖所造成的影响进行控制，还会让施工单位的经济效益下降，让资金成本增加，本文对层状围岩对隧道爆破开挖时超欠挖的影响进行分析，以供参考。【关键词】层状围岩；隧洞爆破；超欠挖；影响1、层状结构对爆破的影响分析围岩的角度，把爆破之后的药包分成两部分，在药包附近的岩石在爆破压力的作用下被炸得粉碎爆破，压力条件下岩石的质点会出现压缩，应力向外偏移。由于岩石的拉力强度和抗压强度相比比较小，所以在岩石被拉断的条件下，在附近会出现很多的裂缝，直到抗拉力超过应力为止，如果爆炸气温的压力和温度下降时，就会将弹性释放出来。出现质点偏移的情况，爆破气体膨胀的条件下，岩石就会被大量抛出而出现爆破斗。1.1对爆破应力的影响在围岩中出现爆破后，应力就会在岩体当中进行传播，但是在岩石当中传播的过程中，无法越过有空气存在的缝隙，只能将其绕过，因为爆破之后应力传播的过程中，应力相对复杂，造成夹层产生的影响无法分析。1.2对爆破气体的影响层状围岩爆破的过程中，因为其侧面具有不同的结构，在爆破的时候，气体产生外溢而导致爆破的能量无法集中而造成爆破位置出现不均匀能量分布等情况，与此同时，侧面还会出现应力波折射的问题，而造成岩层出现损坏或者变形。2、超欠挖的形成因素2.1爆破的方法及参数在爆破的过程中，一定要控制炮眼的数量和类型，在施工的时候泡眼比较多，如果没有办法合理控制其间隔和数量，就会造成超欠挖等情况的出现，炮眼的位置一定要精准，由于施工过程中由于施工水平不高而出现局限性。在隧道开挖的时候，布眼没有办法严格按照要求来进行布眼，尤其是在其间隔和数量分布情况方面，所以导致大量超欠挖等情况的出现。 2.2层状围岩的层理分布如果围岩表面产生和泡孔方向夹角很小的水平或竖直层理的出现，由于夹角的条件，就会造成钻杆外插角产生较大改变，水平围岩容易出现门框形变等情况，而竖向倾斜岩层就可能会造成拱脚处出现超欠挖的问题，分布层理不同还会导致局部出现超欠挖等情况。2.3测量带来的误差当前隧洞控制开挖断面的测量方法越来越多，一般的人工测量很容易出现一定的误差，这就需要施工人员任以认真负责的态度，严谨认真地进行测量，防止产生大量误差给后期施工产生较大的麻烦。3、层状围岩对隧洞爆破开挖时超欠挖的影响3.1工程概况某水电站当中引水系统斜井段的角度为60度，总斜长达到了656米。为了更好的进行施工，将斜长分成三段，用水平段进行连接，在开挖的过程中，斜井段上覆岩体厚度达到100至600米之间，开挖洞径控制在4.2米，本文对掌子面进行研究，模型取的尺寸控制在20米*10米*10米。掌子面是一个对侧面，所以需要进行对称约束，其他围岩附近没有产生反射性边界条件。因为爆破过程中具有对称性，所以本次研究只研究半个模型来计算校核。3.2计算结果对比掌子面前方5到20米的洞轴线，水平振动情况如图1所示，掌子面前后方五米处的水平位移情况如图2所示。掌子面后方五米以及前方的单元垂直位移情况如图3所示。方以及掌子面的前方大约1.5 m的地方的最大主应力图。因为隧洞的开挖半径达到了2.1 m，开挖的进尺也达到了2 m，因此在层状围岩隧洞的掌子面上部大约1.5 m的隧洞边壁位置，和开挖方向距离1.5 m出现了大约一个进尺的长度。这个主应力图主要体现的是在爆破结束之后在隧洞内部当中的主应力，能够具体分析其主应力的大小看出被爆破岩体的拉力情况和爆破力的大小。在图中A和B主要表示的是掌子面的右侧位置以及距离上方大约5 m的位置的情况。图5表现的是经过现场测量之后获取的隧洞轮廓情况。 3.3 结论分析图1可以清楚的看出，完整花岗岩隧洞和层状围岩隧洞的同一位置隧洞中，如果岩层相对较好，也就是完整花岗岩隧洞和岩性较差的隧洞也就是层状围岩隧洞相比，发生质点振动的情况更快，而且更好的能够达到质点振动峰值，振动波一般在岩石岩性较好的条件下，传播的速度更快。分析图2以及图3，可以发现岩洞的同一部位中，如果岩性比较好的隧洞，也就是完整花岗岩隧洞和岩性较差的隧洞，也就是层状围岩隧洞相比，更容易达到竖直位移和水平位移的最大值。在一个隧洞当中，掌子面前方未开发的区域的竖直位移和水平位移和掌子面后方已开发区域的竖直位移和水平位移较大，这是因为开挖隧洞出现了边壁没有约束和支撑的情况，所以爆破掌子面周围时一定要做好支护工作，对掌子面周围的边壁进行保护，避免由于暴雨或松动而出现掉落的情况。分析图4可以明显的发现，在同一隧洞距离相同的洞壁和洞顶，因为爆破和重力的共同影响，洞顶的最大主应力会比洞壁的应力要大一些，更容易在爆破的过程中对圆形隧洞洞顶产生破坏，分析图5可以发现其为典型的隧洞轮廓图，洞壁和洞顶的成型情况比较好，但是洞顶出现严重超挖情况，所以一定要在实际施工过程中合理对炮孔的装药量和位置进行确定，避免上部装药量较大的情况，并且让好孔的排距增大，防止产生较大超挖等问题。4、超欠挖的控制措施4.1控制炮眼的种类因为爆破中炮眼种类非常多，和传统爆破方法相同，在爆破的时候一定要对附近的间距以及分布的深度情况进行关注，科学合理地对隧洞爆破的炮眼进行选择，避免出现超欠挖等情况。4.2控制炮眼的数量控制炮眼数量是现在最主要的一个问题，要对其进行分析和管理。在爆破施工的时候，相关技术人员要避免出现大量资金支出的情况，并且要对开挖的时间进行控制。炮眼数量如果无法达到施工要求，或者是爆破的用量不大，会出现超欠挖情况的产生。对炮眼的数量进行适当控制，并且在爆破循环次数需要的条件下对炸药的数量进行控制是非常有必要的。4.3药量及分配的控制炮孔的装量对隧洞爆破效果产生直接影响，如果药量过多，就会对围岩的稳定性产生很大的破坏，对装运也有很大影响，可能会产生很大的安全隐患，如果药量不够就会产生块度偏大，炸不开，或者轮廓线不整齐等情况的出现，当前我国一般情况下使用体积法来对循环用药数量进行计算，然后依照类型不同来合理对药量进行分配。4.4精准测量炮眼的精度隧洞轮廓的测量进度也会对隧道开挖的效果产生很大影响，特别是炮眼的精确度。通过研究发现，在测量的时候一定要检查前一次爆破断面，依照爆破的效果对参数进行调整，防止产生误差，在施工的时候一定要让安全隐患的出现几率降到最低。结束语：伴随我国经济发展速度进一步加快，地下工程发展的速度也在逐步加快，通过研究发现，控制层状围岩的隧道爆破的超欠挖方法各种各样，然而在采取爆破技术过程中，首先要将层状围岩的承受能力进行计算，并且让围岩的振动有所降低，但是在隧道爆破过程中，需要依照实际情况对数据进行完善，隧道爆破是非常复杂的工作，一定要在现场施工过程中，合理进行管理和控制，避免出现爆破开挖是超欠挖的情况，并且要监督和指导各项工序，确保施工的时候不会产生安全问题，防止出现安全事故。参考文献：[1]王鹏.层状围岩隧洞爆破分析研究[J].2015（13）；25-27.[2]王亮.浅谈隧洞爆破施工技术[J].交通科技，2016（10）；90-91