边坡控制爆破技术

经验公式计算法
深孔爆破：
Q 线 0.042 压
0.5
a
0.6
0.6
地下隧道爆破：
Q线 0.034 压 a
0.6
边坡控制爆破技术
2 爆破设计-预裂爆破 参数选择 工程类比法
根据完成的工程实际经验资料，结合地形地质
条件、钻孔机械、爆破要求及爆破规模等进行类
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1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的适应性
（1）地质条件适应性。光面爆破和预裂爆破广泛地 用于坚硬和完整的岩体中，效果明显；在不均质和构 造发育岩体中，采用光面爆破效果虽然不明显，但它 可减轻对保留岩体破坏，减少超欠挖，有利于边坡稳 定。 （2）爆破方法适应性。光面爆破和预裂爆破适应于 孔深大于1.0m的浅孔爆破，露天及地下深孔爆破。
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1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的异同点
• 预裂爆破是在半无限介质中进行的，由于岩石的夹 制作用，预裂爆破在裂开岩体的同时也对保留岩体 产生了较强的震动影响。 • 光面爆破是在主爆破孔起爆后再起爆的，相当于在 半无限介质中形成瞬间临空面后再进行周边孔爆破， 由于自由面的存在，岩体的约束条件发生了变化， 岩体受力状态与预裂爆破时有明显的不同。采用预 留光爆层的光面爆破，使光爆孔的临空面形成得更 充分。 • 预裂爆破钻孔数量较多，钻孔质量要求高，爆破参 数不易控制； • 光爆参数易控制，且参数在一定的范围内都能得到
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2 爆破设计-预裂爆破 注意事项
（7）钻孔间距与装药量和孔径的关系
钻孔间距a与钻孔直径d的比值n称为孔径比。n 值是一个重要的指标，它的大小决定钻孔的数量。 从施工角度上讲，n 值大一些好，因为可减少钻孔 量。但是，过大的n值往往不能保证预裂壁面的质 量。n值小时，炮孔数目多，药量相对比较分散， 预裂壁面质量比较好。一般n值宜在8～12范围选取。
（2）线装药密度。应根据不同装药结构进行处理。采 用分段装药时，在保证填塞长度条件下，取底部加强装 药段长度L3=0.2L，中部正常装药段长度L2=0.5L，顶部 为减弱装药和填塞段L1=0.3L。
（3）炮孔直径与孔深关系。一般条件下，孔深浅，孔
径小；孔深大，孔径大。浅孔爆破取孔径=(45～50)mm， 深孔爆破取d=(80～100)mm，或者更大值，d=250mm和 d=310mm。
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2 爆破设计-预裂爆破 注意事项
（4）孔径和孔距的关系。预裂爆破一般采用不耦合装 药，不耦合系数大于2为佳。一般取孔距a预=(8～12)d，
计算时，应使a预符合上述关系。
（5）预裂爆破台阶高度。以H≤15m为宜，当挖深大
于15m时，宜分层爆破。层间应设平台，平台宽度
B=(1.5～2.0)m。
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2 爆破设计-预裂爆破 一般规定
预裂缝的超深（Δh）及超长（L）示意图 （间距为主炮孔的0.7倍左右）
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2 爆破设计-预裂爆破 参数选择 （1）炮眼间距：一般以钻孔直径的倍数表示 孔距：a=n×d
永久边坡：n=7~10；临时边坡：n=10~20；
（2）装药量（线装药密度）：
• 爆炸应力波和高压气体联合作用理论
科特(H.K.Kotter)等人提出,认为应力波的主要作
用是在炮孔周围产生一些初始的径向裂缝，继之，在 爆炸高压气体准静态应力的作用下，使径向裂缝进一 步扩展。 当相邻的两个炮孔爆炸时，不论是同时起爆，或 是存在着不同程度的时差，由于应力集中的缘故，沿 炮孔的连心线方向首先出现裂缝，并且发展也最快。 在爆炸气体压力的作用下，由于最长的径向裂隙扩展 所需的能量最小，所以该处的裂缝将首先得到扩展。 因此，连心线方向也就成为裂缝继续扩展的最优 方向，而其它方向的裂缝发展甚微。从而保证了裂缝 沿着连心线将岩体裂开。
尽量缩小预裂炮孔之间的起爆时差，有利于预裂缝的形成。
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2 爆破设计-光面爆破 爆破参数选择
（1）钻孔直径d ：深孔爆破时公路、铁路与水电取d=(80～ 100)mm，大直径多用于矿山d=(150～310)mm；浅孔爆破，取 d=(42～50)mm。 （2）台阶高度H ：与主体石方爆破台阶相同，一般情况，深 孔取H≤15m，浅孔取1.5m≤H<5m为宜。 （3）最小抵抗线W光 ： W光=Kd 或 W光=K1a光 式中：K——计算系数，一般取K=15～25，硬岩取小值； K1——计算系数，一般取K1=1.5～2.0，孔径大取小值； d——炮孔直径，mm； a光——光面爆破孔距，m。
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1 基本概念
① 定义：沿边坡线按照设计的边坡高度、坡度 采用控制爆破技术进行边坡开挖的方法，称边坡 控制爆破。边坡控制爆破是维护边坡稳定的重要 技术措施。
② 基本方法 光面爆破 预裂爆破
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1 基本概念 光面爆破
主爆区
预留光爆层法
主爆破孔 光面爆破孔
①定义：沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装 药或装填低威力炸药，在主爆区爆破后起爆，以形 成平整轮廓面的爆破作业称光面爆破。 ② 基本作业方法 A. 预留光爆层法。先将主体石方进行爆破开挖，预 留设计的光爆层厚度，然后再沿开挖边界钻密孔进 行光面爆破。光爆层厚度是指周边孔与最外层主爆 孔之间的距离 B. 一次分段延期起爆法。光面爆破孔和主爆孔用毫 秒延期雷管同次分段起爆，光面爆破孔迟后主爆孔 (150～200)ms起爆。
（3）工程适应性。光面爆破和预裂爆破适应于铁路、 公路、水利、矿山、场坪等石方边坡开挖工程。
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1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的成缝机理
• 应力波叠加理论
A σ σ
r
σ
T
B
T
σ
σ
r
T
炮孔
炮孔
σ
T
• 以高压气体为主要作用的理论
应力波叠加示意图
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1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的成缝机理
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2 爆破设计-预裂爆破 一般规定
（1）对于拉槽路堑或坡面前方开挖层比较宽的路堑，以及需要设 置隔振带的爆破区，边坡开挖宜采用预裂爆破。 （2）预裂爆破炮孔应沿设计开挖边界布置，炮孔倾斜角度应与设 计边坡坡度一致，炮孔底应处在同一高程上。 （3）炮孔直径可根据预裂爆破的台阶高度、地质条件和钻机设备 确定。 （4）预裂孔与主炮孔之间应符合下列关系： ① 两者应有一定距离，该距离与主炮孔药包直径及单段最大起 爆药量有关，可根据相关经验值选取。 ② 预裂孔的布孔界限应超出主体爆破区，宜向主体爆破区两侧 各延伸L=5～10m。缓冲孔位于预裂孔和主炮孔之间，设1～2排。 ③ 预裂爆破和主体爆破同次起爆时，预裂爆破的炮孔应在主 体爆破前起爆，超前时间不宜小于75ms。
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2 爆破设计-光面爆破 爆破参数选择
（4）炮孔超深h： h=(0.5～1.5)m，孔深大和岩石坚 硬完整者取大值，反之取小值。 （5）孔距a光 ： a光=mW光 式中：m——炮孔密集系数，一般取m=0.6～0.8。 （6）炮孔长度L ： L=（H+h）/sinα 式中：α——边坡钻孔角度。
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2 爆破设计-光面爆破 爆破参数选择
（7）装药量计算 光面爆破装药量计算分为线装药密度和单孔装药量 的计算。 线装药密度q光的计算： q 光 = K 光 a 光 W光
单孔装药量：
Q光 =q 光 L 式中：Q光——单孔装药量，g； q光——线装药密度，g/m，其值参见相应表所 示值确定。
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1 基本概念 预裂爆破
①定义：沿开挖边界布置密集炮孔采用不耦合装药 或装填低威力炸药，在主爆区爆破之前起爆，在爆 破和保留区之间形成一道有一定宽度的贯穿裂缝 （ 预裂缝 ），以减弱主体爆破对保留岩体的破坏，
并形成平整的轮廓面的爆破作业，称预裂爆破。
②预裂缝的作用： 防止主爆区的破裂缝伸向保留区； 减小主爆区对保留区的振动影响； 开挖边线形成平整轮廓面。
中硬岩石
次坚石
50～80
80～120
坚石
＞120
90～100
预裂爆破的线装药密度与岩石的抗压强度成正比 抗压强度 /MPa 10 20 25 70 80 150
线装药密度 /kg· m-1
0.15
0.2
0.25
0.35
0.40
0.60
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2 爆破设计-预裂爆破 注意事项
（1）炸药性能。不同品种的炸药，应进行必要的换算。
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2 爆破设计-预裂爆破 注意事项
（6）装药量与孔径的关系 装药量与孔径的关系体现为不耦合系数。不耦合系数 是指炮孔直径d和药卷直径d1之比值：D=d/d1 预裂爆破的不耦合系数在2～4之间均能取得良好效果， 其中小孔径取小值，大孔径取大值。采用岩石硝铵炸药、 乳化炸药、铵油炸药、水胶炸药进行预裂爆破时，当不耦 合系数小于2时，往往会使孔壁受到损坏。适当加大不耦合 系数可取得满意的预裂爆破效果。
边坡ห้องสมุดไป่ตู้制爆破技术
1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的异同点
(1) 炮孔起爆顺序不同。光面爆破是主爆区先爆，光
爆孔后爆；预裂爆破是预裂孔先爆，主爆区后爆。 (2) 自由面数目不同。光面爆破有两个自由面，预裂 爆破只有一个自由面。 (3) 单位炸药消耗量不同。光面爆破单位炸药消耗量 小；预裂爆破由于夹制性大炸药单耗大。
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路堑边坡的预裂爆破
因具有明显的优越性，所以自它问世以来，在一 些重要的开挖工程中迅速得到推广应用，其规模也日 益扩大。
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目前可以 做到一次预裂 深度达38m以 上，预裂面积 已达数千m2。 其理论和 技术日趋完善， 并在若干领域 得到广泛应用。
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施工中的水黄公路石方边坡
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桂柳高速公路罗山光面爆破
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京沪高铁枣蚌段
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1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的异同点
• 两种方法都是对开挖周边进行控制的爆破技术，通过较 密的钻孔和“弱装药”及“不耦合”来降低炸药爆破时 对炮孔壁周围岩石的破坏程度，并取得平整光滑的轮廓 面。 • 在相同的装药条件下，两者都是通过不耦合装药来降低 爆破对岩体破坏的动效应，而光面爆破的静效应远小于 预裂爆破，从爆破理论分析，光面爆破比预裂爆破对基 岩损伤要小得多，更有利于保证围岩的稳定。 • 预裂爆破是在一个自由面条件下爆破，所受的夹制作用 很大。而光面爆破是在两个自由面条件下爆破，受夹制 作用小。因此，光面爆破的壁面质量一般要优于预裂爆 破壁面质量。
边坡控制爆破技术
1 基本概念 预裂爆破
③基本作业方法
A. 预裂孔先行爆破法。在主体石方钻孔之前，先沿 边坡钻密孔进行预裂爆破，然后再进行主体石方钻 孔爆破。 B. 一次分段延期起爆法。预裂孔和主爆破孔用毫秒 延期雷管同次分段起爆，预裂孔先于主爆孔 (75～ 110)ms起爆。 由于预裂孔距被保护的重要设施和待保留的岩体 很近，且其夹制作用大，在装药量相同时，爆破时 预裂孔比主爆孔所产生的爆破振动更大，所以应该 限制预裂孔爆破的单响药量。
比，是预裂爆破参数选择行之有效的方法。
附：更简单的经验公式：
孔距：a=n×d 预裂爆破：n=8~12 光面爆破： n=12~16
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预裂爆破参数经验数值表
岩石性质 软弱岩石 岩石抗压强 度/MPa ＜50 钻孔直径 /mm 80 100 80 100 90 100 钻孔间距/m 0.6～0.8 0.8～1.0 0.6～0.8 0.8～1.0 0.8～0.9 0.8～1.0 0.8～1.0 线装药量/ g· m-1 100～180 150～250 180～300 250～350 250～400 300～450 300～700
边坡爆破施工技术
主要内容 • • • • • 概述 基本概念 爆破设计 爆破施工 质量评价
边坡控制爆破技术 0 概述
预裂爆破和光
面爆破技术都是 20世纪50年代开 始发展起来的一 种现代爆破技术，
属于定向成缝成
面的特种控制爆
破技术范畴。
边坡控制爆破技术
0 概述 优点 减少超欠挖，节约工程成本； 开挖面平整、光滑，可减少边坡清理及支护工 作量，有利于后期作业； 对保留岩体破坏影响小，保持了边坡的稳定， 有利于施工及营运安全。 缺点 钻孔工艺复杂，要求钻孔水平高，钻孔量大； 对施工人员素质要求较高。