聚能装药技术在地铁盾构孤石爆破处理中的应用研究

发布时间：2020-08-25 19:52

【摘要】：近年来我国地铁建设发展迅猛,盾构法具有安全、高效等优点,在地铁建设中应用广泛。然而复杂多变的地质情况常给盾构施工带来困难,其中孤石是一种典型的不良地质现象,在盾构施工过程中,孤石极易带来不良影响。为消除孤石带来的隐患,工程中常采用钻孔爆破法处理孤石,然而爆破所产生的振动冲击,可能会损坏盾构机或邻近建筑。由于孤石分布随机不易被发现,勘察过程中可能会存在遗漏现象,当盾构机遇到这些未进行预处理孤石时,由于盾构机紧邻孤石,考虑到爆破对盾构机的影响,在处理盾构施工过程中遭遇的孤石时,通常无法使用爆破法,需采用其他较为保守的措施处理孤石,而这些措施往往效率低,成本高。如何在不影响盾构机和周边建筑的前提下,快速高效的处理孤石是工程中的一大难题。针对地铁盾构掘进过程中遭遇孤石这一特殊的工况,本文结合课题“厦门地铁盾构孤石和突出岩石爆破技术研究”,提出了一种新的孤石处理技术,即聚能装药爆破孤石,通过聚能装药起爆后产生的聚能效应,在炸药药量减少的情况下,提升炸药对岩石的破碎效果,降低爆破所带来的有害效应。本文通过理论分析、现场试验以及数值模拟等方法,对聚能装药技术在孤石处理中的应用进行了探索性的研究。研究内容主要包括:首先,对聚能装药作用原理进行介绍,总结了射流形成理论和侵彻理论。其次,通过现场试验,验证聚能装药技术处理孤石的可行性,利用聚能射孔弹对花岗岩进行爆破处理,由钻孔取芯结果可以看出,经过聚能装药爆破处理后的岩石块度及RQD值满足盾构机通过的要求,且相对于传统柱状装药,单孔药量可减少60%以上。最后,通过数值模拟对聚能射流成型以及侵彻岩石靶体的过程进行了模拟分析,研究了药型罩锥角、药型罩壁厚、装药口径以及炸高对破岩效果的影响,并基于正交试验法,以侵彻深度和裂纹数量作为评判标准,对聚能装药结构参数进行优化设计。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U231.3;U455.6
【图文】：

分布情况,球状风化,孤石

厦门大学硕士学位论文逦第一章绪论逡逑物［８］，见图１－１。逡逑孤石形状各异，大小不等，风化程度以中风化和微风化为主，微风化与中风逡逑化的花岗岩，结构相对完整、岩质坚硬、强度大难以处理。孤石与周边地层强度逡逑差异大，造成地质情况不均匀，极易给工程带来不良影响。如何提升勘探的准确逡逑性，精确的揭露孤石分布情况，并经济高效的处理孤石仍然是工程的一大难点问逡逑题。逡逑图１－１裸露于地表的球状风化物逡逑１．２．２孤石处理方法逡逑孤石的处理方法多种多样，不同的方法适用范围有所不同。施工过程中需要逡逑根据孤石的强度、分布情况、大小以及周边环境等因素选择合适的孤石处理方法。逡逑目前孤石处理的方法主要包括盾构机直接推进、钻孔爆破、静态爆破、人工进仓逡逑处理、人工挖孔破碎、冲孔破碎等［９］。逡逑１．盾构机直接推进逡逑该方法不对孤石进行预处理，因为盾构机具有一定的孤石处理能力，依靠盾逡逑构机的刀具直接切削破碎孤石，使盾构机通过孤石区域。因为该方法不需要对孤逡逑石进行预处理

孤石,饼状图,风化程度,分布层位

孤石风化程度统计饼状图

孤石,饼状图,地层,全风化

、，ｖ，ｄ逦微风化’逡逑中风化，逦１８３个４６％逡逑１９７个邋５０％逡逑Ｉ逡逑图２－１孤石风化程度统计饼状图逡逑４孤石分布层位逡逑－２是孤石样本的分布地层统计分析图，如图２－２所示：逡逑积层、全风化层、强风化层以及中风化层均有发现孤石的存在。孤强风化层和全风化层中。其中，分布在强风化层的孤石共２１７个，５５％，分布在全风化层的孤石共１１６个占２９％，分布在残积层的孤１５％，极个别分布在中风化层中。逡逑

【参考文献】