水平缓倾岩层隧道爆破参数优化研究

摘要

在水平缓倾岩层中进行隧道爆破开挖时，由于水平软弱夹层的存在，导致隧道爆破施工时各部位出现严重的超欠挖问题。以穿越水平砂页岩互层的成昆铁路保安营隧道为工程依托，采用LS-DYNA软件对不同厚度的砂页岩互层隧道爆破效果进行模拟分析，提出了合理的爆破控制参数，并通过现场爆破试验验证了参数的可靠性。主要研究成果为：(1)在水平岩层中爆破开挖时，岩体沿水平方向损伤范围较大，岩体裂纹沿水平方向扩展较深，尤其是砂岩与页岩交界的地方；而沿垂直方向破损范围较小，炸药能量利用率较低。(2)水平砂岩互层围岩爆破效果受炮孔间距和软弱页岩厚度影响显著；页岩夹层厚度较薄时，应选用较小炮孔间距；随着页岩夹层厚度的增大，布置较大炮孔间距并结合空孔则可以有效地生成可控裂缝，取得较好的光面爆破效果。(3)确定了不同厚度砂页岩互层围岩爆破的最优炮孔间距：页岩厚度为5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、30 cm时，炮孔间距最优取值分别为42 cm、46 cm、50 cm、54 cm;在水平岩层中采用钻爆法施工时，必须严格把控炮孔位置，尽可能降低爆破振动。

关键词

隧道 / 水平层状围岩 / 软弱夹层 / 爆破参数 / 现场试验