硬岩隧道深孔掏槽爆破数值模拟研究

摘要

在隧道爆破工程中，爆破效率与炮孔利用率直接影响工程建设工期和经济效益。为提高硬岩隧道(岩石普氏系数超过f20)爆破效率与炮孔利用率，提出了一种带中心孔和分段装药的复式楔形掏槽深孔爆破方案。首先，分析了该掏槽爆破方案的破岩机理与技术优势，确定了该方案中影响循环进尺的2个关键参数：复式掏槽垂直深度比与二阶掏槽孔内分段装药比；随后，在中国南方某硬岩隧道爆破工程现场开展小型爆破实验，获取岩体损伤范围数据，并利用LS-DYNA软件建立对应数值模型，通过对比实测数据和模拟结果验证了模型参数的可靠性；并针对每个关键参数，分别设计3种不同取值方案构建计算模型，系统比较了不同参数对爆破效果的影响，据此确定了最优参数组合；最后，基于优化参数制定爆破方案进行现场爆破实验。研究结果表明：在极硬岩条件下，当一阶掏槽孔与二阶掏槽孔垂直深度比为0.6、二阶掏槽孔孔口段与孔底段装药量比例为4∶6时，设计进尺3.3 m对应的实际爆破进尺达3.07 m,炮孔利用率达93.0%。

关键词

硬岩隧道 / 掏槽爆破 / 复式楔形掏槽 / 孔内分段 / 中心孔爆破