岩土爆破设计题与案例分析试题参考答案缩印版

1设计1：某风景区改建工程中需要对一处山坡进行开挖……………总体方案：采用露天浅孔台阶松动爆破，边坡部位采用预裂爆破。将7.5m高的开挖体分5层进行爆破，每个台阶高度为H=1.5m。（1）由于是浅孔爆破，所以选择炮孔直径为40mm。为了控制爆破振动，确定单孔装药量Q=0.45kg0.5kg。采用药卷直径为32mm，长度为200mm，单卷药量150g的炸药。装药长度：Lc=3×200=600mm=0.6m抵抗线：W=（24-45）d或W=（0.4-1.0）HW=0.8H=0.8×1.5=1.2m超深：h=(0.1-0.15)H=0.15-0.225,取0.2m。炮孔深度：L=H+h=1.5+0.2=1.7m采用三角形布孔方式，炮孔密集系数m=1.15，即a=1.15b，由题已知单耗q=0.35kg/m3由于Q=q·V=q·a·b·H=1.15b2·q·H，将已知数据代入，计算得排距b=0.85m，孔距：a=1.15b=1.15×0.85=1.0m。填塞长度：Lt=L-Lc=1.7-0.6=1.1m根据经验公式计算填塞长度：Lt=（20-30）d=0.8-1.2m，为了满足控制飞石的要求，取大值，所以Lt取1.1m是合适的。装药结构：采用连续装药结构，即每个炮孔从孔底向上连续装入3个药卷，装药长度为0.6m，其余1.1m全部用于填塞。（2）预裂爆破参数设计孔径d取40mm；孔间距S=（8-12）d，取10d，S=10×40=0.4m；预裂孔采用垂直孔，孔深等于台阶爆破时的浅孔深度，L=1.7m；线装药密度取L线=250-350g/m，由于炮孔较浅，所以取小值，按L线=250g/m计算；填塞长度Lt=（10-20）d，取15d=0.6m；装药长度Lc=L-Lt=1.7-0.6=1.1m；单孔装药量Q=Lc×L线=1.1×250=275g；装药结构：不耦合装药，底部0.2m采用加强装药（线装药密度400g/m，装药量80g），中间0.6m采用正常装药（线装药密度250g/m，装药量150g），上部0.3m采用减弱装药（线装药密度150g/m，装药量45g）。（3）起爆网路设计在每个台阶爆破时，预裂孔提前起爆，由于受同段最大药量的限制，预裂孔起爆时按单孔起爆。正常台阶浅孔爆破时也采用单孔起爆。主炮孔在预裂缝形成的条件下，按单孔顺序起爆。（课堂已讲，略）（4）安全防护措施严格控制最大同段药量不超过0.5kg，预裂爆破和台阶爆破时都采用单孔顺序起爆。为了防止爆破时产生飞石，在每个炮孔孔口位置用沙袋压盖。另外在被保护的石碑和凉亭上采用草帘或帆布进行防护，以防个别飞石飞溅到石碑和凉亭上时对他们造成损伤。设计2：预裂爆破和光面爆破已广泛应用于露天工程……………简述你曾参与过的预裂或光面爆破工程技术设计？提示：从以下几个方面说明：（结合实例）①实施预裂或光面爆破地段的地质情况；如在公路路堑开挖时采用了预裂爆破，岩体为花岗岩，坚固性系数f=12-16，中等风化，解理裂隙发育，无水。②控制爆破参数。预裂爆破参数应包括：孔径、孔间距、钻孔长度、钻孔角度、线装药密度、单孔装药量、装药结构、填塞长度等。光面爆破参数应包括：孔径、光爆破层厚度（抵抗线）、孔间距、钻孔长度、钻孔角度、线装药密度、单孔装药量、装药结构、填塞长度等。③起爆方式。注意预裂爆破时，可以先于主爆区单独起爆，也可以与主爆区同一次起爆，但比主爆区要提前90-110ms起爆。光面爆破时，光面孔与主爆区炮孔同次起爆时，光面孔在主爆区起爆后再起爆，时差100ms左右，光面孔也可以在主爆区起爆后单独起爆，主爆区爆破后的碴堆清运后再实施光面爆破，则光面爆破的效果会更好。④爆破效果，说明预裂爆破或光面爆破后的效果如何，从半孔率、壁面的平整度，观感等方面进行描述。⑤爆破设计的调整，根据爆破效果，对爆破方案进行调整情况及调整后的爆破效果。爆破后出现下列现象，请分析原因并说明如何调整爆破设计？（1）表面未产生裂缝；可能的原因：孔间距大、装药量不足、岩石坚硬。调整爆破设计的方法：缩小孔间距、增加线装药密度。（2）孔口破坏严重，壁面也有破损；可能的原因：线装药密度大、填塞长度小、岩体完整性差（如解理裂隙很发育）。调整爆破设计的方法：降低线装药密度，孔口部位的线装药密度降低得多些，增加填塞长度。（3）孔口破坏严重，下部壁面质量正常；可能的原因：上部线装药密度大，填塞长度小。调整爆破设计的方法：增大填塞长度，减小上部装药密度。（4）孔口破坏严重，但下部未形成裂缝；可能的原因：孔口部位岩体解理裂隙发育或线装药密度高了或填塞长度不足，下部线装药密度低了。调整爆破设计的方法：减小孔口线装药密度、增加填塞长度，增大下部线装药密度。（5）下部壁面很好，但表面未形成裂缝；可能的原因：下部药量不足。调整爆破设计的方法：增加下部线装药密度。设计3：某道路工程需在花岗岩中开挖一个隧洞……………根据题意，可以绘出隧道断面形状如图2所示。经计算断面的面积S=23.62m2。总体方案：采取全断面开挖。选用垂直孔掏槽，中间钻一个孔径为89mm的空孔，在空孔的四周均匀布置4个掏槽孔。周边孔使用光面爆破。（1）掏槽孔数目N1=4个（不含空孔），辅助孔数目N2=32个，周边孔数目N3=30个，炮孔总数N=66个。掏槽孔的布置图如图:3所示，6个掏槽孔均匀地布置在半径为200mm的圆上，中心点为直径89mm的空孔，所有掏槽孔都是垂直孔，孔深均为3m。炮孔布置图如图4所示，在每个炮孔附近的数字表示起爆顺序。周边孔间距，拱顶部位0.55m，立墙部位0.65m，底眼0.6m，辅助孔间距0.75m，光爆层厚度为0.61m，周边孔的炮孔密集系数m=0.9。周边孔距开挖轮廓线0.1m，并向外倾斜4°，使孔底在轮廓线外0.1m。图2隧道断面图3掏槽孔布置图图4炮孔布置图（单位：mm）（2）利用下述公式估算出总钻孔数：6862.23163.33.33232fsN实际布置炮孔数为66个（不包含空孔），与计算结果相近，比较合理。设炮孔利用率为90%，已知每循环进尺L进=2.5m，所以炮孔深度为L=2.5/90%=2.8m，掏槽孔深度比其他孔加深0.2m，即掏槽孔的深度为3.0m。总钻孔量L总=4×3.0+（66-4）×2.8=185.6m（不包括空孔）每次循环爆破方量V=S×L进=23.6×2.5=59m3每立方米钻孔量=L总/V=185.6/59=3.15m/m3取掏槽孔填塞长度为装药长度的0.25倍，辅助孔和周边孔的填塞长度为装药长度的0.3倍，则有：掏槽孔填塞长度Lt1=3.0×0.25/（1+0.25）=0.6m掏槽孔装药长度Lc1=3-0.6=2.4m辅助孔和周边孔的填塞长度Lt2=2.8×0.3/（1+0.3）=0.6m辅助孔和周边孔的装药长度Lc2=2.8-0.6=2.2m掏槽孔和辅助孔都采用Φ32×200mm，质量150g的药卷。周边孔线装药密度取值为0.3kg/m。掏槽孔装药量为Q1=N1×Lc1/0.2×0.15=4×2.4/0.2×0.15=7.2kg2辅助孔装药量为Q2=N2×Lc2/0.2×0.15=32×2.2/0.2×0.15=52.8kg周边孔装药量为Q3=N3×Lc2×0.25=30×2.2×0.3=19.8kg为了将爆破后的岩碴抛出，每个底眼中增加1卷药，9个底眼共增加1.35kg炸药。总装药量Q=Q1+Q2+Q3+1.35=7.2+52.8+19.8+1.35=81.15kg单位体积炸药消耗量q=Q/V=81.15/59=1.38kg/m3（3）掏槽孔、辅助孔和周边孔的装药结构分别见图5、图6和图7.1-导爆管2-填塞物3-Φ32×200mm药卷4-导爆管雷管图5掏槽孔装药结构1-导爆管2-填塞物3-Φ32×200mm药卷4-导爆管雷管图6辅助孔装药结构1-导爆管,2-填塞物,3-导爆雷管,4-导爆索,5-Φ22药卷,6-Φ32药卷图7周边孔装药结构（4）起爆网路图每个炮孔内装一发导爆管雷管，段别与图3中炮孔顺序号一致。孔外使用瞬发导爆管雷管进行网路连接，采用“大把抓”的方式，将每8-10个左右的导爆管绑扎在1个连接雷管上，再将连接雷管连接在1个总起爆雷管上即可。（图略）设计4：某住宅小区要修建综合管网配套工程……………总体方案：为了保证在沟槽开挖过程中，爆破时在住宅楼产生的振动不超过《爆破安全规程》允许标准（一般砖房v=2.5cm/s），所以，采用预裂爆破、松动爆破和毫秒延期起爆技术。为了加快开挖进度，开挖顺序从两端向中间同时推进，但两端不能同时起爆。开挖时，延深方向一次爆破高度4m，即台阶高度H=4m。由公式)(3maxRQKV导出33maxKVRQ，爆区岩石为中风化花岗岩，属硬岩，K和α分别取100和1.4，R=20m。将已知数据代入公式，计算得，由计算结果分析可知，一次开挖深度为4m是可行的。（1）沟槽爆破参数采用垂直浅孔松动爆破，爆破参数选取如下：孔径d，选取炮孔直径40mm；超深：h=(0.1-0.15)H=0.4-0.6m,取h=0.5m；孔深：L=H+h=4+0.5=4.5m单耗：岩石为中风化花岗岩，f应在16左右，炸药单耗q=0.5-1.2kg/m3，取0.9kg/m3，采用三角形布置炮孔，m=1.15。填塞长度：Lt=（20-30）d=0.8-1.2m：为了控制飞石，取Lt=1.1m，用炮泥进行填塞；装药长度：Lc=L-Lt=4.5-1.1=3.4m；单孔装药量Q：为了充分利用炮孔，每个炮孔除了保证填塞长度以外，其余全部用于装药。采用Φ32×200mm，质量为150g的药卷，则每个孔的装药量为Q=Lc/0.2×0.15=3.4/0.2×0.15=2.55kg；排间距:由Q=qabH=1.15qb2H，将已知数据代入求得b=0.80m；孔间距：a=mb=1.15×b=1.15×0.8=0.9m；注：布置炮孔时，保证主炮孔孔底与预裂孔之间保持0.2m的距离。装药结构：连续装药；每次爆破规模：由于单孔装药量与最大允许同段药量接近，所以采用单孔起爆，考虑到导爆管段别和起爆网路的安全问题，所以每次起爆最多为30个孔。（2）主炮孔平面布置图和剖面图如图1所示。1-主炮孔2-预裂孔图1主炮孔平面布置图和剖面图（包括预裂孔）（3）预裂爆破参数：孔径：d=40mm；孔距：a=（8-10）d，取10d，a=0.4m；预裂孔倾角：与开挖沟槽边坡的角度一致，与水平的夹角为80°；超深：与主炮孔的超深一样，即为0.5m；预裂孔深度：L=H+h=4.5m，预裂孔长度L预=L/sin80°=4.6m线装药密度：q线取250g/m；填塞长度：Lt=0.75-1.0m，取Lt=0.9m；预裂单孔装药量：Q预=（L预-Lt）q线=（4.6-0.9）×0.25=0.925kg；由于允许的最大同段药量为2.95kg，所以预裂孔同段孔数为2.95/0.925=3个；爆破技术，填塞时保证填塞的长度和填塞质量，使用炮泥进行装药结构：采用不耦合装药，将药卷捆绑在导爆索上，用孔内导爆管雷管引爆导爆索，导爆索的长度与装药长度一样长。（4）起爆网路：沟槽开挖时，每一开挖段内先起爆预裂炮孔，3个预裂孔为一段顺序起爆。之后，起爆主炮孔，主炮孔单孔起爆，最多不超过30个，考虑到每排炮孔为4个，所以，每次起爆以7排为宜。图略。（5）安全防护：为了保证爆破时住宅楼的安全，减小爆破振动和飞石的危害，采取预裂爆破和微差填塞。并采取以下防护措施：采用汽车外胎覆盖爆区，并用沙袋压盖在轮胎上面。注：沟槽开挖时，也可采用直线掏槽方式进行布置炮孔，在沟槽的中心线上钻一排稍密的炮孔，其它炮孔参数正常。起爆时，预裂孔起爆之后，中心线的主炮孔先起爆，之后中心线两侧的炮孔依次起爆。设计5：某地下工程的航道开挖断面底宽4.0m，直墙高……………此题与设计3类似，只是掏槽方式改用斜孔掏槽，所以这里只讲掏槽孔的布置，其它计算略去。总体方案：全断面开挖，采用复式楔形掏槽，周边采用光面爆破。掏槽炮孔的布置如图1所示。掏槽孔比其他炮孔深0.1m-0.2m，所以辅助