基于不良地质的爆破减震方法及其爆破减震分析系统技术方案

本发明专利技术涉及爆破技术，公开了基于不良地质的爆破减震方法及其爆破减震分析系统，包括：1)采集隧道本体和周边环境的信息数据，将采集到的信息数据建立三维数字模型；2)根据三维数字模型确定隧道爆破点和爆破参数，并在隧道爆破点周边布置测量点；3)槽眼开挖；4)装药爆破；5)收集测量点记录的爆破信息，根据爆破信息绘制地震波振动加速度图验证减震效果。本发明专利技术通过在掏槽孔内采用间隔装药和延迟爆破的方式提高了炸药爆炸的作用时间，使爆炸能量得到最大限度的利用，并且采用内、外层掏槽孔相结合的方式进行爆破，从而能够在使用了较少炸药量的前提下，保证了爆破的效果，同时减小了爆破产生的振动。产生的振动。产生的振动。

【技术实现步骤摘要】
基于不良地质的爆破减震方法及其爆破减震分析系统


[0001]本专利技术涉及爆破技术，尤其是涉及基于不良地质的爆破减震方法。另外，本专利技术还涉及爆破减震分析系统。

技术介绍

[0002]随着中国现代化建设的发展，爆破作业环境越来越复杂，对爆破安全的要求可能也会越来越高，爆破作业是一项危险性的工作，一次爆破事故，可能会造成人民生命和财产的损失，在隧道的建设过程中，爆破技术的应用尤为频繁，由于隧道是公路、铁路等建设的重点和关键工程，随着铁路建设的发展和科技的进步，隧道爆破方法得到了迅猛发展，比较常用的开挖方法有钻爆法、盾构法和掘进机法等爆破方法。
[0003]在不良地质环境地区，对隧道进行爆破时，常需使用超前地质预报技术来探明掌子面前方断层、岩溶等不良地质体的位置、规模及其性质。需避免因不良地质体的揭露，导致大规模地质灾害的发生，造成严重的经济损失与人员伤亡。因此，及时掌握掌子面前方不良地质体的构造、规模及性质，对隧道的爆破施工以及预防隧道开挖中发生重大地质灾害便显得尤为重要。
[0004]目前我国对处于不良地质段的隧道进行爆破时采用的中深孔爆破法多为单排一次爆破，这种爆破方法爆破时自由面少，最大单段药量大，导致爆破效果较差，大块率高；爆破时，后冲大易破坏后排待爆炮孔；爆破的夹制作用明显，从而产生的震动强度大，常常破坏相邻地质层，而导致塌方。

技术实现思路

[0005]本专利技术一方面所要解决的问题是提供一种基于不良地质的爆破减震方法，该方法能够有效降低爆破产生的地震波。
[0006]本专利技术第二方面所要解决的问题是提供一种基于不良地质的爆破减震分析系统，该系统能够验证上述方法中有效降低地震波的爆破效果。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了基于不良地质的爆破减震系统，包括以下步骤：
[0008]S1、采集隧道本体和周边环境的信息数据，将采集到的信息数据建立三维数字模型；
[0009]S2、根据建立的三维数字模型确定隧道爆破点和爆破参数，并在隧道爆破点周边布置测量点；
[0010]S3、槽眼开挖：根据确定的爆破点进行槽眼开挖，多个所述槽眼以隧道中轴线为对称轴，对称分布在所述隧道两侧的岩壁上，每个槽眼内至少开设有两对掏槽孔，所述掏槽孔沿所述槽眼中轴线对称设置，且每对掏槽孔均包括内层掏槽孔和外层掏槽孔；
[0011]S4、装药爆破：掏槽孔内的炸药填充采用间隔装药的方式，同一所述槽眼内，内、外层掏槽孔之间采用毫秒延迟爆破的方式进行爆破，爆破顺序按照由内层掏槽孔向外层掏槽
孔的顺序进行，内层掏槽孔周围的岩体在炸药的作用下破碎并被抛掷，从而形成第一层抛掷区，同一所述槽眼内相对设置的内层掏槽孔爆破后产生的部分岩体碎片之间相互碰撞，形成第二层抛掷区，紧接着外层掏槽孔内的炸药爆炸，形成第三层抛掷区，同一所述槽眼内相对设置的外层掏槽孔爆破后形成的部分岩体碎片之间相互碰撞，从而形成第四层抛掷层；
[0012]S5、收集测量点记录的爆破信息，并根据爆破信息绘制地震波振动加速度图验证减震效果。
[0013]优选地，所述步骤3中，外层掏槽孔的孔深为2.0m～3.0m，内层掏槽孔的孔深为3.7m～4.0m，内、外层掏槽孔的垂直间距为0.8m～1.0m，同侧相邻槽眼的外层掏槽孔之间的孔口最短距离至少为6m，内层掏槽孔的孔口最短距离至少为8m。通过该优选技术方案，将内层掏槽孔的孔深设置的大于外层掏槽孔的孔深，从而使得炸药在爆破时能够更大程度的扩大槽眼的孔径，并且相邻槽眼之间设置有一定的间距，能够保证槽眼发生爆破时，对相邻槽眼的影响降低。
[0014]进一步优选地，所述步骤3中，内、外层掏槽孔内分为两个装药段，包括近炮孔口装药段和孔底部装药段，所述内层掏槽孔的孔底部装药段的装药量为单孔装药量的50％～60％，近炮孔口装药段的装药量为单孔装药量的40％～50％，外层掏槽孔的近炮孔口装药段的为单孔装药量的40％～50％，孔底部装药段的装药量为单孔装药量的50％～60％。通过该优选技术方案，将内、外层掏槽孔的孔洞分别进行分隔，从而形成两个装药段进行装药，每个装药段的装药量均小于单孔装药的总量，且两段装药后的总量也小于单孔装药的总量，从而减少了掏槽孔的的起爆药量，一定程度上降低了爆破时产生的振动强度。
[0015]优选地，所述测量点沿隧道掘进方向设置至少5个，沿隧道的掘进方向的反方向设置至少5个。通过该优选技术方案，沿隧道掘进的正方向和反方向设置若干测量点，以此来监测爆炸产生的振动效果，能够全面的对隧道爆破时产生的振动情况进行采集，并以此为依据来直观的验证出减震爆破的有效性。
[0016]优选地，所述炸药采用乳化炸药进行爆破施工，且所述乳化炸药单次爆炸的炸药量不超过30kg。通过该优选技术方案，采用乳化炸药进行爆破，由于其具有密度高，爆速大，猛度高，抗水性能好等优点，并且其不采用火炸药为敏化剂，爆炸后产生的污染更少。
[0017]进一步优选地，所述掏槽孔与隧道开挖工作面的夹角为40
°
～60
°
。通过该优选技术方案，槽眼与隧道工作面之间设置有一定的夹角，从而方便炸药的填充。
[0018]优选地，所述步骤4中，相邻所述槽眼内掏槽孔之间采用的毫秒延迟爆破的延迟时间间隔范围为20ms～50ms。通过该优选技术方案，采用毫秒延迟爆破的方法进行爆破，并将延迟时间间隔控制在一定的范围内，这样延长了炸药爆炸的作用时间，并且能够使得炸药爆炸产生的能量能够得到最大限度的利用。
[0019]进一步优选地，所述步骤4中，间隔装药的孔内各装药段之间的堵塞长度为1m～3m。通过该优选技术方案，采用间隔装药的方式减少了槽眼起爆的炸药量，同时在保证爆破效果的同时，使得掏槽孔爆破产生的振动强度降低。
[0020]优选地，所述三维数字模型采用BIM软件建立隧道的3D模型；将该3D模型与进度计划进行关联，生成4D模型，利用Navisworks软件中的Timeliner模块对4D模型进行仿真模拟，并在4D模型的基础上引入成本，导入各工序人工费、材料费和机械费，从而建立5D模型；
基于该5D模型，利用挣值法对计划进度和实际进度进行偏差分析，并针对分析结果制定改进措施。通过该优选技术方案，将三维数字模型与施工进度计划及施工成本等相结合，从而能够对隧道的爆破施工进行可视化模拟，并针对隧道的实际情况研究出相适应的作业方式，并对隧道中的槽眼位置、间距、钻孔深度、钻孔角度、钻社角度、装药量等参数进行确定，保证实际作业中的工作的安全性、经济性及快速性，从而提高了工作效率，节省了工期及成本。
[0021]本专利技术第二方面提供了基于不良地质的爆破减震系统，采用了本专利技术第一方面所提供的基于不良地质的爆破减震方法来进行减震，并验证减震效果。
[0022]通过上述技术方案，本专利技术基于不良地质的爆破减震方法，通过在掏槽孔内采用间隔装药的方式进行装药，在保证爆破效果的同时，减少了单孔装药的药量，采用毫秒延迟爆破的方式提高了炸药爆炸作用时间，使得爆炸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于不良地质的爆破减震方法，其特征在于，包括：S1、采集隧道本体和周边环境的信息数据，将采集到的信息数据建立三维数字模型；S2、根据建立的三维数字模型确定隧道爆破点和爆破参数，并在隧道爆破点周边布置测量点；S3、槽眼开挖：根据确定的爆破点进行槽眼开挖，多个所述槽眼以隧道中轴线为对称轴，对称分布在所述隧道两侧的岩壁上，每个槽眼内至少开设有两对掏槽孔，所述掏槽孔沿所述槽眼中轴线对称设置，且每对掏槽孔均包括内层掏槽孔和外层掏槽孔；S4、装药爆破：掏槽孔内的炸药填充采用间隔装药的方式，同一所述槽眼内，内、外层掏槽孔之间采用毫秒延迟爆破的方式进行爆破，爆破顺序按照由内层掏槽孔向外层掏槽孔的顺序进行，内层掏槽孔周围的岩体在炸药的作用下破碎并被抛掷，从而形成第一层抛掷区，同一所述槽眼内相对设置的内层掏槽孔爆破后产生的部分岩体碎片之间相互碰撞，形成第二层抛掷区，紧接着外层掏槽孔内的炸药爆炸，形成第三层抛掷区，同一所述槽眼内相对设置的外层掏槽孔爆破后形成的部分岩体碎片之间相互碰撞，从而形成第四层抛掷层；S5、收集测量点记录的爆破信息，并根据爆破信息绘制地震波振动加速度图验证减震效果。2.根据权利要求1所述的基于不良地质的爆破减震方法，其特征在于，所述步骤3中，外层掏槽孔的孔深为2.0m～3.0m，内层掏槽孔的孔深为3.7m～4.0m，内、外层掏槽孔的垂直间距为0.8m～1.0m，同侧相邻槽眼的外层掏槽孔之间的孔口最短距离为6m，内层掏槽孔的孔口距离8m。3.根据权利要求1所述的基于不良地质的爆破减震方法，其特征在于，所述步骤3中，内、外层掏槽孔内分为两个装药段，包括近炮孔口装药段和孔底部装药段，所述内层掏槽孔的孔底部装药段的装药量为单孔装药量的50％～60％...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，谭一烜，张博轩，孙冰，张劲夫，殷国威，巨攀，李宾，王利峰，惠特特，
申请(专利权)人：中铁三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：