复杂岩性隧道超前切割爆破方法研究

摘要

针对复杂岩性隧道传统爆破开挖效果差的问题，基于传统光面爆破与预裂爆破的研究，在隧道周边局部存在软弱围岩情况下，将软弱围岩区周边孔的爆破提前至掏槽孔爆破之后进行，提出一种超前切割控制爆破方法。建立了准三维模型，使用流固耦合(ALE)算法和ANSYS/Ls-dyna有限元分析软件，对超前切割爆破方法与传统预裂、光面爆破方法进行了数值模拟对比研究，结果表明：相较于光面爆破与预裂爆破，对超前切割爆破在隧道轮廓周边损伤深度分别降低了6.85%与10.08%。结合仿真结果设计了现场爆破试验方案，并开展了光面爆破及超前切割爆破方法的现场对比试验，爆破结果表明：采用超前切割的爆破方法后，隧道的轮廓面成型效果好且软弱围岩区无掉块、坍塌情况，同时超欠挖得到有效控制。对爆破后的断面进行三维断面扫描数据及统计结果表明：相较于效果较好的光面爆破，超前切割爆破的最大超挖降低了35.98%、平均超挖降低了25.60%,混凝土消耗数量降低了26.3%,其平整度标准差提高了24.29%。该方法经过现场实践验证，在降低超挖的同时还可以减弱复杂岩性区内的爆破损伤，提升隧道保留围岩平整度。

关键词

隧道爆破 / 复杂岩性 / 超前切割爆破 / 损伤控制 / 三维扫描

基金资助

国家自然科学基金项目(51904210、52274136); 湖北省自然科学基金青年项目(2022CFB594)