1、隧道钻爆掘进振动的控制方法摘要：我国幅员辽阔，山地丘陵众多，近年来公路、铁路以及地铁的大范围建造，开挖隧道越来越多。钻爆法是一种十分经济高效的隧道开挖方法，然而钻爆法开挖会对其附近的建（构）筑物造成影响，严重的甚至破坏，依据具体情况的不同制定最适当的钻爆方法至关重要。该文阐述了对钻爆掘进振动控制的方法，以供学习交流。 关键词：隧道，钻爆，振动控制 中图分类号：U45 文献标识码： A 0 前言 我国幅员辽阔，山地丘陵众多，随着我国经济的高速发展，近年来公路、铁路以及地铁的大范围建造，使得隧道开挖越来越多。钻爆法是一种十分经济高效的隧道开挖方法，然而钻爆法开挖产生的振动较大，会对其附近的建（构）
2、筑物造成影响，严重的甚至破坏，这不仅会影响人们的正常生活，严重时还会造成经济损失甚至安全隐患。所以依跟据具体施工情况的不同制定最适当的钻爆方法至关重要，是一个重要的科研课题。 1 钻爆掘进振动的成因和振动速度的计算 1.1 钻爆掘进振动的成因 当炸药爆炸时会释放出巨大的能量，其以应力波的形式向外传播，随着传播距离的增加逐渐衰减为地震波。地震波会引起介质质点强烈振动，从而造成爆区周围建（构）筑物和其他结构的损伤甚至破坏。 1.2 振动速度的计算 爆破振动速度的计算是爆破地震预测的主要依据。大量实测资料表明，爆破振动速度和振动频率(或周期)的大小与炸药用量、爆破中心距监测点的距离、介质情况、地形条
3、件和爆炸方法等因素有关。 目前关于爆破振动速度的计算式使用较多的是萨道夫斯基经验公式，其基本形式如下 V= k 式中：V-介质质点振动速度，cm/s； k-与介质特性、爆破方式和条件等有关的系数；（岩石爆破中通常取 K=50350） Q-一次起爆炸药量，kg； R-爆源中心到观测点距离，m； -与传播途径、距离、地形等因素有关的系数。 （一般取=1.32.0，硬岩取小值，反之取大值） 2 钻爆掘进振动的基本控制方法及分析 2.1 钻爆掘进振动的基本控制方法 当前国内外控制爆破振动的方法根据上述因素的不同有多种多样。 目前行之有效的控制爆破振动的方法有如下几种： 第一，限制一次爆破的最大用药量；
4、 第二，选用低威力、低爆速的炸药，实践证明炸药的波阻抗越大、爆破振动强度也越大，炸药的爆速从 3200m/s 降到 1800m/s 时，地震效应可降低 40%60%； 第三，改变装药结构，装药越分散，地震效应越小； 第四，采用毫秒延时爆破技术，限制延期爆破药量最大一段的装药量； 第五，采取预裂爆破技术，或在爆源与需保护的建筑物之间开挖减震沟槽； 第六，采用适当的爆破类型； 第七，充分利用地形地质条件。 2.2 基本控制方法的分析 在上述七种控制爆破振动的方法中，毫秒爆破技术是比较典型的一种控制爆破振动速度大小的方法。所谓毫秒爆破就是相邻炮眼或药包群之间的起爆时间间隔以毫秒计的延期爆破，又称微差
5、爆破。这种爆破的特点是：可以降低同时爆破大量深孔所产生的地震效应，而且破碎块度均匀、大块率低，爆堆比较集中，炸药单位消耗量少，降低爆破产生的空气冲击波强度和减少碎石飞散。合理的毫秒延期间隔时间，可以使先后起爆产生的地震能量在时间和空间上错开，特别是错开地震波的主震相，从而降低地震效应。大量的观测资料表明，毫秒爆破产生的振动速度比齐发爆破大约降低了 1/31/2。毫秒爆破可谓是十分理想的起爆方式。 前苏联塞尔捷依伍克在研究克里沃罗格露天矿的地震效应时指出：决定毫秒爆破振动强度的主要参数是分段装药量及延迟间隔时间 t，只有当 t 为某一定值时,振动强度才最小，t 偏离这一最佳值，震动强度便增大。
6、在毫秒爆破中，相邻两段爆破地震波的相位时差等于 t(当 tT 时，n 为自然数)。理论分析表明，如果两个波形互相叠加，其相位时差为0.5T 时，叠加后的幅值最小。当 t 与震动波形的平均周期 T 的比值接近 0.5 和 1.5 时，振动强度较小，t/T=1 时振动强度最大。 但是，有时候由于毫秒延期间隔把握的不是很精准，又因为毫秒爆破时产生地震效应是一个十分复杂的问题,由于介质特性、微差段数、微差间隔时间、炸药性能、总炸药量、段位最大药量、测点到爆破中心的距离、爆区与测点的相对位置等的不同，毫秒爆破所引起的振动可能不如设想的那般理想。可能爆破产生的振动不会比齐发爆破是所产生的振动小多少，有时甚
7、至还会出现振动强度比齐发爆破大的现象。鉴于这种复杂的情况，到目前为止, 国内外尚无一个统一的十分精确的公式来计算毫秒爆破的地震效应。 3 毫秒爆破理论的发展现状 目前对于毫秒爆破产生振动的理论可归纳为三种意见： 第一，毫秒爆破强度降低的原因是地震波的干涉，因此微差间隔时间应是振动周期的一半； 第二，地震波的干涉对振动影响不大，建议采用尽可能大的微差间隔，使各段地震波互不干涉，减小强度，使之降震； 第三，爆破质量最好的微差间隔时间和地震效应最小的微差间隔时间是一致的。 理论分析和实验表明，当间隔时间为振动周期的一半时，振动强度有一定减小，但还是相当大。而采用较大的间隔时间，这就等于用迟发爆破代替
8、微差爆破，失去了微差爆破的优点。第三种意见是在比较相同的技术条件下得到的结论，只有在这种情况下此意见才是正确的。 在实际的隧道爆破掘进中，我们既要控制爆破产生的振动，同时又要保证掘进的效率。所以确定和控制准确的微差间隔时间，关系到爆破的效果。对于如何确定合理的微差间隔时间，国内外许多人曾进行过研究，并已提出许多确定原则和计算方法。 长沙矿冶研究院在研究南芬铁矿采区多排微差爆破的振动速度时,对萨氏公式作了如下修正 式中：N-延时段的孔数； a1-经验系数，N=520 时, a1=0.150.25；N=13 时, a1=0.40.57。4 结语 在隧道的钻爆掘进施工中必须遵循科学的操作方法，按照规
9、范细致施工，隧道的掘进是隧道施工中最重要的环节之一，影响重大。控制好振动的大小关系到施工的方方面面，这也是一个长久的课题。控制振动大小方法势必还会随着科技的发展不断的创新、涌现。 主要参考文献： 杨军，陈鹏万，胡刚.现代爆破技术M.北京：北京理工大学出版社，2004 兰格弗斯.U，等.岩石爆破现代技术M.北京：冶金工业出版社，1983 许海亮，张继春，杨红，甄新武.钻孔爆破振动速度计算公式及其简化的探讨J同济大学学报（自然科学版） ，2007，35（7）：899903 高峰，石玉成，严松宏，等隧道的两种减震措施研究J岩石力学与工程学报，2005，24(2)：222229 本人简介：张天天男 1986 年出生，现在读研，研究方向是桥梁与隧道。
