地应力作用下节理岩体隧道爆破孔网布设方法研究

摘要

在隧道爆破开挖的过程中，地应力和节理对岩体爆破效果的影响显著，是隧道爆破孔网布设必须考虑的两个重要因素。为了确定地应力和节理共同作用时隧道周边孔孔网布设参数，以铜安高速巴岳山隧道为工程背景，通过现场钻芯取样，开展室内试验，获取了节理板岩的静动力学参数。基于LS-PREPOST软件，建立了不同地应力作用下节理岩体隧道爆破的三维数值分析模型，分析了地应力为3 MPa、6 MPa和9 MPa时节理岩体隧道爆破后不同位置的有效应力分布规律。提出了不同地应力作用下含节理岩体隧道爆破的孔网布设方法，并基于现场爆破试验进行了方法验证。结果表明：地应力对节理岩体隧道爆破时的裂纹扩展具有抑制作用，地应力越大，抑制效果越明显。爆炸应力波会在节理位置发生多次折、反射，导致超挖现象严重。Ⅳ级围岩研究段的周边孔孔距设置为45 cm、线装药密度设置为0.375 kg/m时，平均超挖值控制在20 cm内。研究段混凝土设计值为15.1 m³,3次现场试验的实际混凝土用量为26.4 m³、23.7 m³、25.8 m³,平均混凝土超耗量为10.2 m³,平均超耗率为67.5%,超耗率均控制在100%以内，爆破效果较优。

关键词

地应力 / 节理岩体 / 三维数值分析 / 有效应力 / 超欠挖

基金资助

国家自然科学基金地区科学基金项目(52064008); 贵州省高层次创新型人才(百层次)(黔科合平台人才-GCC[2022]004-1)