隧道爆破水袋抑尘剂制备及其相似模拟应用

摘要

为有效控制隧道钻爆法施工中的粉尘污染问题，制备了一种环保高效的水袋抑尘剂，通过增强水袋的湿润和粘结能力，提升水压爆破的抑尘效率。基于安全环保的原则选取了三种表面活性剂（OB-2、APG1214和1631），通过表面张力法测定其临界胶束浓度（CMC），然后开展复配实验，依据两两复配原则制备了三种复配抑尘剂（S-1、S-2、S-3），并通过表面张力和接触角实验，综合评价其抑尘性能。依托某高原隧道工况确定几何相似比，基于几何相似比（1∶10）构建隧道爆破相似模型，采用对照实验法，模拟不放置水袋、放置普通水袋、放置抑尘剂水袋三种工况，利用粉尘浓度实时监测系统获取三种工况下的粉尘浓度变化情况，实现定量分析抑尘效果。实验结果表明:抑尘剂S-1（OB-2与APG1214复配）性能最优，其表面张力为29.19 mN/m，接触角为27.7°，优于其他复配溶液。相似模拟试验中，抑尘剂水袋工况（Ⅲ）在t=21 s时断面总粉尘浓度仅为12.22 mg/m³，较不放置水袋工况（Ⅰ）和普通水袋工况（Ⅱ）分别降低了79.89%和60.32%，抑尘效果显著。

关键词

隧道 / 水压爆破 / 水袋 / 抑尘剂 / 相似试验

基金资助

国家自然科学基金(5240s4134)