1、岩土爆破设计与案例分析试题参考答案0第一部分 设计题参考答案（内部资料，个人见解，错误难免，仅供参考，灵活使用）设计 1：某风景区改建工程中需要对一处山坡进行开挖，待开挖的山坡长 22m，宽 6.5m 高约 7.5m。爆区周围环境复杂，山坡脚距湖 1.5m，距开挖 1m 处有围墙，距开挖前 4m 为石碑和凉亭，属国家重点文物。施工中要控制飞石，飞石避免落入湖中，还要控制爆破产生的振动强度。要求采用浅孔分层台阶爆破，开挖边线采用预裂爆破。设计要求：(1)孔距、排距、孔深、超深、单孔装药量、装药结构、填塞长度；（2）请给出预裂爆破设计：孔径、孔间距、孔深、线密度，单孔药量（可不计导爆索药量） 、装
2、药结构、填塞长度；（3）起爆网络设计（只说明孔内、空间、排间雷管段位即可，包含预裂孔）（4）安全防护措施。总体方案：采用露天浅孔台阶松动爆破，边坡部位采用预裂爆破。将 7.5m 高的开挖体分 5 层进行爆破，每个台阶高度为 H=1.5m。（1）由于是浅孔爆破，所以选择炮孔直径为 40mm。假设岩性为中硬岩，单位炸药消耗量 q 可取 0.35 kg/m3。由公式 导出 ，爆区岩性属中硬岩，K 和 分别取 200 和)(3maxRQKV3axVR1.65，R=40m，国家重点文物允许质点振动速度取 v=0.3cm/s。将已知数据代入公式，计算得 Qmax=0.5kg。为了控制爆破振动，确定单孔装药
3、量 Q=0.45kgQmax。采用药卷直径为 32mm，长度为 200mm，单卷药量 150g 的炸药。装药长度：Lc=3200=600mm=0.6m抵抗线：W=（24-45）d 或 W=（0.4-1.0 ）HW=0.8H=0.81.5=1.2m超深：h=(0.1-0.15)H=0.15-0.225,取 0.2m。炮孔深度：L=H+h=1.5+0.2=1.7m采用三角形布孔方式，炮孔密集系数 m=1.15，即 a=1.15b，由题已知单耗 q=0.35kg/m3由于 Q=qV= qabH=1.15b2qH，将已知数据代入，计算得排距 b=0.85m，孔距：a=1.15b=1.150.85=1.
4、0m。填塞长度：Lt=L-Lc=1.7-0.6=1.1m根据经验公式计算填塞长度：Lt=（20-30）d=0.8-1.2m ，为了满足控制飞石的要求，取大值，所以 Lt 取1.1m 是合适的。1装药结构：采用连续装药结构，即每个炮孔从孔底向上连续装入 3 个药卷，装药长度为 0.6m，其余 1.1m 全部用于填塞。（2）预裂爆破参数设计孔径 d 取 40mm；孔间距 S=（8-12）d，取 10d，S=1040=0.4m；预裂孔采用垂直孔，孔深等于台阶爆破时的浅孔深度，L=1.7m；线装药密度取 L 线 =250-350g/m，由于炮孔较浅，所以取小值，按 L 线 =250g/m 计算；填塞长
5、度 Lt=（10-20）d，取 15d=0.6m；装药长度 Lc=L-Lt=1.7-0.6=1.1m；单孔装药量 Q=LcL 线 =1.1250=275g；装药结构：不耦合装药，底部 0.2m 采用加强装药（线装药密度 400g/m，装药量 80g） ，中间 0.6m 采用正常装药（线装药密度 250g/m，装药量 150g） ，上部 0.3m 采用减弱装药（线装药密度 150g/m，装药量 45g） 。（3）起爆网路设计在每个台阶爆破时，预裂孔提前起爆，由于受同段最大药量的限制，预裂孔起爆时按单孔起爆。正常台阶浅孔爆破时也采用单孔起爆。主炮孔在预裂缝形成的条件下，按单孔顺序起爆。（课堂已讲，
6、略）（4）安全防护措施严格控制最大同段药量不超过 0.5kg，预裂爆破和台阶爆破时都采用单孔顺序起爆。为了防止爆破时产生飞石，在每个炮孔孔口位置用沙袋压盖。另外在被保护的石碑和凉亭上采用草帘或帆布进行防护，以防个别飞石飞溅到石碑和凉亭上时对他们造成损伤。设计 2：简述你曾参与过的预裂或光面爆破工程技术设计？提示：从以下几个方面说明：（结合实例） 实施预裂或光面爆破地段的 地质情况 ；如在公路路堑开挖时采用了预裂爆破，岩体为花岗岩，坚固性系数 f=12-16，中等风化，解理裂隙发育，无水。 控制 爆破参数 。预裂爆破参数应包括：孔径、孔间距、钻孔长度、钻孔角度、线装药密度、单孔装药量、装药结构、
7、填塞长度等。光面爆破参数应包括：孔径、光爆破层厚度（抵抗线） 、孔间距、钻孔长度、钻孔角度、线装药密度、单孔装药量、装药结构、填塞长度等。2 起爆方式 。注意预裂爆破时，可以先于主爆区单独起爆，也可以与主爆区同一次起爆，但比主爆区要提前 90-110ms 起爆。光面爆破时，光面孔与主爆区炮孔同次起爆时，光面孔在主爆区起爆后再起爆，时差 100ms左右，光面孔也可以在主爆区起爆后单独起爆，主爆区爆破后的碴堆清运后再实施光面爆破，则光面爆破的效果会更好。 爆破效果 ，说明预裂爆破或光面爆破后的效果如何，从半孔率、壁面的平整度，观感等方面进行描述。 爆破设计的调整， 根据爆破效果，对爆破方案进行调整
8、情况及调整后的爆破效果。爆破后出现下列现象，请分析原因并说明如何调整爆破设计？（1） 表面未产生裂缝；可能的原因：孔间距大、装药量不足、岩石坚硬。调整爆破设计的方法：缩小孔间距、增加线装药密度。（2） 孔口破坏严重，壁面也有破损；可能的原因：线装药密度大、填塞长度小、岩体完整性差（如解理裂隙很发育） 。调整爆破设计的方法：降低线装药密度，孔口部位的线装药密度降低得多些，增加填塞长度。（3） 孔口破坏严重，下部壁面质量正常；可能的原因：上部线装药密度大，填塞长度小。调整爆破设计的方法：增大填塞长度，减小上部装药密度。（4） 孔口破坏严重，但下部未形成裂缝；可能的原因：孔口部位岩体解理裂隙发育或线
9、装药密度高了或填塞长度不足，下部线装药密度低了。调整爆破设计的方法：减小孔口线装药密度、增加填塞长度，增大下部线装药密度。（5） 下部壁面很好，但表面未形成裂缝；可能的原因：下部药量不足。调整爆破设计的方法：增加下部线装药密度。设计 3：某道路工程需在花岗岩种开挖一个隧洞，岩石坚固系数 f=16,裂隙中等发育。隧道断面为直墙半圆形，半径 2.5m。边强高 4m，底宽 5m。钻孔直径 42mm，空孔直径 89mm。爆孔开挖半径循环进尺 2.5m。设计要求：（1）设计出炮孔布置图，标出各部位孔位置图，起爆顺序号；掏槽孔布置图；3（2）计算总钻孔量，没立方米钻孔量，单位体积炸药消耗量；（3）绘出掏槽
10、孔、辅助孔、周边孔的装药结构图；（4）绘出起爆网络图。根据题意，可以绘出隧道断面形状如图 1 所示。经计算断面的面积 S=23.62m2。总体方案：采取全断面开挖。选用垂直孔掏槽，中间钻一个孔径为 89mm 的空孔，在空孔的四周均匀布置4 个掏槽孔。周边孔使用光面爆破。图 1 隧道断面 图 2 掏槽孔布置图（1）掏槽孔数目 N1=4 个（不含空孔） ，辅助孔数目 N2=32 个，周边孔数目 N3=30 个，炮孔总数 N=66 个。掏槽孔的布置图如图 2 所示，6 个掏槽孔均匀地布置在半径为 200mm 的圆上，中心点为直径 89mm 的空孔，所有掏槽孔都是垂直孔，孔深均为 3m。炮孔布置图如图
11、 3 所示，在每个炮孔附近的数字表示起爆顺序。周边孔间距，拱顶部位 0.55m，立墙部位0.65m，底眼 0.6m，辅助孔间距 0.75m，光爆层厚度为 0.61m，周边孔的炮孔密集系数 m=0.9。周边孔距开挖轮廓线 0.1m，并向外倾斜 4，使孔底在轮廓线外 0.1m。4图 3 炮孔布置图（单位： mm）（2）利用下述公式估算出总钻孔数：682.31.3.2fsN实际布置炮孔数为 66 个（不包含空孔） ，与计算结果相近，比较合理。设炮孔利用率为 90%，已知每循环进尺 L 进 =2.5m，所以炮孔深度为 L=2.5/90%=2.8m，掏槽孔深度比其他孔加深 0.2m，即掏槽孔的深度为 3
12、.0m。总钻孔量 L 总 =43.0+（66-4）2.8=185.6m （不包括空孔）每次循环爆破方量 V=SL 进 =23.62.5=59m3每立方米钻孔量=L 总 /V=185.6/59=3.15m/m3取掏槽孔填塞长度为装药长度的 0.25 倍，辅助孔和周边孔的填塞长度为装药长度的 0.3 倍，则有：掏槽孔填塞长度 Lt1=3.00.25/（1+0.25）=0.6m掏槽孔装药长度 Lc1=3-0.6=2.4m5辅助孔和周边孔的填塞长度 Lt2=2.80.3/（1+0.3）=0.6m辅助孔和周边孔的装药长度 Lc2=2.8-0.6=2.2m掏槽孔和辅助孔都采用 32200mm，质量 150
13、g 的药卷。周边孔线装药密度取值为 0.3kg/m。掏槽孔装药量为 Q1=N1Lc1/0.20.15=42.4/0.20.15=7.2kg辅助孔装药量为 Q2=N2Lc2/0.20.15=322.2/0.20.15=52.8kg周边孔装药量为 Q3=N3Lc20.25=302.20.3=19.8kg为了将爆破后的岩碴抛出，每个底眼中增加 1 卷药，9 个底眼共增加 1.35kg 炸药。总装药量 Q=Q1+Q2+Q3+1.35=7.2+52.8+19.8+1.35=81.15kg单位体积炸药消耗量 q=Q/V=81.15/59=1.38kg/m3（3）掏槽孔、辅助孔和周边孔的装药结构分别见图 4
14、、图 5 和图 6.1-导爆管 2-填塞物 3-32200mm 药卷 4-导爆管雷管图 4 掏槽孔装药结构1-导爆管 2-填塞物 3-32200mm 药卷 4-导爆管雷管图 5 辅助孔装药结构1-导爆管 2-填塞物 3-导爆管雷管 4-导爆索 5-22 药卷 6-32 药卷图 6 周边孔装药结构（4）起爆网路图每个炮孔内装一发导爆管雷管，段别与图 3 中炮孔顺序号一致。孔外使用瞬发导爆管雷管进行网路连接，采用“大把抓”的方式，将每 8-10 个左右的导爆管绑扎在 1 个连接雷管上，再将连接雷管连接在 1 个总起爆雷管6上即可。 （图略）设计 4：某祖宅小区要修建综合管网配套工程。需开挖沟槽长
15、240m，下挖深度 4m，上口宽 4m，底宽 2.5m。开挖边线距住宅楼仅 20m，环境较复杂。岩石为中分化花岗岩。设计要求：（1）沟槽爆破的孔径、孔距、排距、孔深、超深、单耗、单孔装药量、装药结构、每次规模爆破；（2）给出主炮孔平面布置图和剖面图（3）预裂爆破参数的孔径、孔距、孔斜、孔深、超深、线装药密度、装药结构、填塞长度；(4)起爆网络 （5）安全防护总体方案：为了保证在沟槽开挖过程中，爆破时在住宅楼产生的振动不超过爆破安全规程允许标准（一般砖房 v=2.5cm/s） ，所以，采用预裂爆破、松动爆破和毫秒延期起爆技术。为了加快开挖进度，开挖顺序从两端向中间同时推进，但两端不能同时起爆。开
16、挖时，延深方向一次爆破高度 4m，即台阶高度 H=4m。由公式 导出 ，爆区岩石为中风化花岗岩，属硬岩，K 和 分别取 100)(3maxRQKV3axVR和 1.4，R=20m 。将已知数据代入公式，计算得， 由计算结果分析可知，一次开挖深度为 4m 是可行的。（1）沟槽爆破参数采用垂直浅孔松动爆破，爆破参数选取如下：孔径 d，选取炮孔直径 40mm；超深：h=(0.1-0.15)H=0.4-0.6m,取 h=0.5m；孔深：L=H+h=4+0.5=4.5m单耗：岩石为中风化花岗岩，f 应在 16 左右，炸药单耗 q=0.5-1.2kg/m3，取 0.9kg/m3，采用三角形布置炮孔，m=1
17、.15。填塞长度：Lt=（20-30）d=0.8-1.2m ：为了控制飞石，取 Lt=1.1m，用炮泥进行填塞；装药长度：Lc=L-Lt=4.5-1.1=3.4m；单孔装药量 Q：为了充分利用炮孔，每个炮孔除了保证填塞长度以外，其余全部用于装药。采用32200mm，质量为 150g 的药卷，则每个孔的装药量为 Q=Lc/0.20.15=3.4/0.20.15=2.55kg；排间距:由 Q=qabH=1.15qb2H，将已知数据代入求得 b=0.80m；孔间距：a=mb=1.15 b=1.150.8=0.9m；注：布置炮孔时，保证主炮孔孔底与预裂孔之间保持 0.2m 的距离。kgQ95.210.
18、24.333max 7装药结构：连续装药；每次爆破规模：由于单孔装药量与最大允许同段药量接近，所以采用单孔起爆，考虑到导爆管段别和起爆网路的安全问题，所以每次起爆最多为 30 个孔。（2）主炮孔平面布置图和剖面图如图 1 所示。1-主炮孔 2-预裂孔图 1 主炮孔平面布置图和剖面图（包括预裂孔）（3）预裂爆破参数：孔径：d=40mm；孔距：a=（8-10）d，取 10d， a=0.4m；预裂孔倾角：与开挖沟槽边坡的角度一致，与水平的夹角为 80；超深：与主炮孔的超深一样，即为 0.5m；预裂孔深度：L=H+h=4.5m，预裂孔长度 L 预 =L/sin80=4.6m线装药密度：q 线 取 25
19、0g/m；填塞长度：Lt=0.75-1.0m，取 Lt=0.9m；预裂单孔装药量：Q 预 =（L 预 -Lt）q 线 =（4.6-0.9）0.25=0.925kg；由于允许的最大同段药量为 2.95kg，所以预裂孔同段孔数为 2.95/0.925=3 个；装药结构：采用不耦合装药，将药卷捆绑在导爆索上，用孔内导爆管雷管引爆导爆索，导爆索的长度与装药长度一样长。8（4）起爆网路：沟槽开挖时，每一开挖段内先起爆预裂炮孔，3 个预裂孔为一段顺序起爆。之后，起爆主炮孔，主炮孔单孔起爆，最多不超过 30 个，考虑到每排炮孔为 4 个，所以，每次起爆以 7 排为宜。图略。（5）安全防护：为了保证爆破时住宅
20、楼的安全，减小爆破振动和飞石的危害，采取预裂爆破和微差爆破技术，填塞时保证填塞的长度和填塞质量，使用炮泥进行填塞。并采取以下防护措施：采用汽车外胎覆盖爆区，并用沙袋压盖在轮胎上面。注：沟槽开挖时，也可采用直线掏槽方式进行布置炮孔，在沟槽的中心线上钻一排稍密的炮孔，其它炮孔参数正常。起爆时，预裂孔起爆之后，中心线的主炮孔先起爆，之后中心线两侧的炮孔依 次起爆。设计 5： 某地下工程的巷道开挖断面宽 4m，直墙为 2m，顶部半圆拱。岩性为弱分化花岗岩，岩石硬而脆，经试爆单位耗药量约为 1.0kg/m设计要求:请给出开挖爆破设计：掏槽方式、孔深、孔斜、孔距、排距、单孔药量；辅助孔的孔距、排距、孔深、
21、单孔药量、填塞长度；周边孔的孔距、孔深、线装药密度、单孔药量、填塞长度；起爆网络图（起爆顺序与雷管段位)此题与设计 3 类似，只是掏槽方式改用斜孔掏槽，所以这里只讲掏槽孔的布置，其它计算略去。总体方案：全断面开挖，采用复式楔形掏槽，周边采用光面爆破。掏槽炮孔的布置如图 1 所示。掏槽孔比其他炮孔深 0.1m-0.2m，所以辅助孔和周边孔的深度应为 1.1-1.2m。设计 6：某水电站地下厂房开挖尺寸：长 x 宽 x 高=255.4m *33.4m*88.2m，岩性为软硬相间的缓倾角砂岩和粉砂质泥岩。地下厂房在不同高度与硐群贯通。先挖通与地下厂房贯通的硐室，后挖地下厂房岩体。地下厂房共分为 9 层施工，分层高度 711.38m，顶拱层采用中导硐先行，后两侧扩挖。底 23 层先中部施工，形成台阶后进行梯段爆破开
