岩土爆破设计题与案例分析试题参考答案.docx
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岩土爆破设计题与案例分析试题参考答案
岩土爆破设计与案例分析试题
参考答案
第一部分设计题参考答案
(内部资料,个人见解,错误难免,仅供参考,灵活使用)
设计1:
某风景区改建工程中需要对一处山坡进行开挖,待开挖的山坡长22m,宽6.5m高约7.5m。
爆区周围环境复杂,山坡脚距湖1.5m,距开挖1m处有围墙,距开挖前4m为石碑和凉亭,属国家重点文物。
施工中要控制飞石,飞石避免落入湖中,还要控制爆破产生的振动强度。
要求采用浅孔分层台阶爆破,开挖边线采用预裂爆破。
设计要求:
(1)孔距、排距、孔深、超深、单孔装药量、装药结构、填塞长度;
(2)请给出预裂爆破设计:
孔径、孔间距、孔深、线密度,单孔药量(可不计导爆索药量)、装药结构、填塞长度;
(3)起爆网络设计(只说明孔内、空间、排间雷管段位即可,包含预裂孔)
(4)安全防护措施。
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。
假设岩性为中硬岩,单位炸药消耗量q可取0.35kg/m3。
由公式
导出
,爆区岩性属中硬岩,K和α分别取200和1.65,R=40m,国家重点文物允许质点振动速度取v=0.3cm/s。
将已知数据代入公式,计算得Qmax=0.5kg。
为了控制爆破振动,确定单孔装药量Q=0.45kg 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)H W=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: 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种开挖一个隧洞,岩石坚固系数f=16,裂隙中等发育。 隧道断面为直墙半圆形,半径2.5m。 边强高4m,底宽5m。 钻孔直径42mm,空孔直径89mm。 爆孔开挖半径循环进尺2.5m。 设计要求: (1)设计出炮孔布置图,标出各部位孔位置图,起爆顺序号;掏槽孔布置图; (2)计算总钻孔量,没立方米钻孔量,单位体积炸药消耗量; (3)绘出掏槽孔、辅助孔、周边孔的装药结构图; (4)绘出起爆网络图。 根据题意,可以绘出隧道断面形状如图1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。 图1隧道断面图2掏槽孔布置图 (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2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3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3炮孔布置图(单位: mm) (2)利用下述公式估算出总钻孔数: 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=7.2kg 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4、图5和图6. 1-导爆管2-填塞物3-Φ32×200mm药卷4-导爆管雷管 图4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5辅助孔装药结构 1-导爆管2-填塞物3-导爆管雷管4-导爆索5-Φ22药卷6-Φ32药卷 图6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: 某祖宅小区要修建综合管网配套工程。 需开挖沟槽长240m,下挖深度4m,上口宽4m,底宽2.5m。 开挖边线距住宅楼仅20m,环境较复杂。 岩石为中分化花岗岩。 设计要求: (1)沟槽爆破的孔径、孔距、排距、孔深、超深、单耗、单孔装药量、装药结构、每次规模爆破; (2)给出主炮孔平面布置图和剖面图 (3)预裂爆破参数的孔径、孔距、孔斜、孔深、超深、线装药密度、装药结构、填塞长度; (4)起爆网络 (5)安全防护 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 导出 ,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
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