一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法技术

本发明专利技术提供一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，属于隧道施工爆破技术领域，包括如下步骤，对层状边坡岩石进行采样，对采集到的岩石块进行岩石单轴抗压强度分析和劈裂实验处理，分析影响精准爆破效果的因素；分析起爆的作用因素，达到更好的爆破效果，确定炮孔排间的时间间隔，达到最好的爆破效果。通过分析岩石的物理力学性质对应力波传播的影响及炸药性能等，得出最优微差延期时间选择的原则，即对于硬岩及结构面不发育的岩石微差爆破延期时间应当适当缩短，对于软岩及节理裂隙较为发育的岩石延期时间应适当延长；对于高爆速的炸药，由于炸药爆轰速度比较快，因此应当选择短延期时间，实现爆破效果最好，又能够精准控制爆破点。准控制爆破点。准控制爆破点。

【技术实现步骤摘要】
一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工爆破
，尤其涉及一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济发展进入新常态，工程爆破项日也逐渐超向十精细化、智能化发展，随之带来的是人们对爆破的要求逐渐提高。一是从爆破安全的角度考虑，如更新爆破器材降低盲炮率等措施：二是从爆破效果的角度考虑，如利用新技术降低块度等措施。近年来随着爆破器材的不断发展，具有高精度延时时间的数码电子雷管应用越来越普遍，其相较于工业电雷管和传统导爆管雷管而言在安全性上大大提高。
[0003]评价爆破质量的好坏有多个指标，从爆破技术指标上主要有爆破块度、爆堆形态、爆堆松散系数；从爆破安全指标上主要有爆破振动、爆破飞石、爆破振动波；从经济指标上主要有炸药单耗、单位方量钻孔量、单位方量作业工时等。本课题围绕数码电子雷管精准延期爆破进行分析讨论，主要涉及边坡爆破施工中岩石块度及爆堆形态分析、间隔时间对爆破效果的影响角度分析毫秒延期时间选取等问题。沿途边坡爆破开挖是隧道施工中必不可少的环节，爆破效果的好坏将直接影响后续生产的效率。然而爆破效果的影响因素确是十分复杂的，如岩石的性质、炸药性能、爆破参数及爆破工艺等。因此为了研究微差时间对荣里隧道边坡爆破效果的影响。现有爆破中，无法精准控制炮孔间之间的时间，因此爆破效果不好。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，解决现有
技术介绍
中提到的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤1：对层状边坡岩石进行采样；
[0008]步骤2：对采集到的岩石块进行岩石单轴抗压强度分析和劈裂实验处理；
[0009]步骤3：分析影响精准爆破效果的因素；
[0010]步骤4：使用爆破得炮孔间以固定的时间间隔逐次起爆，时间间隔设置为毫秒量级，分析起爆的作用因素，使得两炮孔之间发生相互作用，增强岩石破碎能力，降低爆破振动，达到更好的爆破效果；
[0011]步骤5：确定炮孔排间的时间间隔，达到最好的爆破效果。
[0012]进一步地，步骤1的具体过程为：
[0013]在取样之前，应当对试验区域有整体划分，从而避免在试验过程中受岩性变化的影响，采用钻孔机转取完整的的岩块，避免取样后由于岩石裂隙的存在影响实验结果。
[0014]进一步地，步骤2中：
[0015]岩石单轴抗压强度分析过程中选取18个试样岩石，将其分成三组，劈裂实验处理中选取12个试样，分4组，通过测量以及称重并计算，可以得到试样的质量和体积的参数，通过压力试验机加压直到试样完全破坏，并通过静态电阻应变仪收集试样上应变片数据完成本次实验；
[0016]根据试样在加载过程中受到破坏可以得到单轴抗压强度以及单轴抗拉强度，通过应变仪监测得到全应力—应变曲线图，可以求出弹性模量和泊松比的参数；
[0017]通过岩块取样，进行采用单轴压缩与劈裂实验，得出的岩石抗拉、抗压强度集中，没有出现部分数据异常过大或过小，说明所选区域试样岩石力学性质统一，在后续试验中应当尽量选取岩性相似的岩体以减小岩石性质对爆破效果的影响，将各组数据进行整理求出平均值，得到岩石的物理力学参数。
[0018]进一步地，岩石单轴抗压强度分析的具体过程为：
[0019]岩石的单轴抗压强度即为岩石在受到单一纵向压力作用下产生破坏时，岩石受力面单位面积上所施加的载荷，即可以表达为下式：
[0020][0021]式中：R为岩石单轴抗压强度，P为最大破坏荷载，A为试件截面面积，弹性模量及泊松比的获取需要利用应变仪进行监测，通过岩石试样从加载到破坏的全过程，可以得到全应力—应变曲线，
[0022][0023]式中，E为岩石弹性模量，即为全应力—应变曲线直线部分的斜率，泊松比是横向应变与轴向应变的比，其计算公式为：
[0024][0025]式中：μ为泊松比，ε
x
、ε
y
为横向、轴向应变值。
[0026]进一步地，劈裂实验处理的过程为：
[0027]在实验中对岩样沿轴向施加等值反向的力，当岩样受到静载荷破坏时，所得到的极限抗拉强度和直接拉伸法所得到的值相近，岩样圆盘内任一点A的应力分量为：
[0028][0029][0030][0031]式中：σ
x
、σ
y
和τ
xy
分别为三个方向的拉应力值，P表示试样破坏时的极限压力值，d、t分别为圆盘的直径、厚度，r1和r2为y轴上边缘与边缘接触点到A点的距离；
[0032]假设试件破坏遵守格里菲斯强度准则，即：
[0033]当σ1+3σ3≥0时，则有
[0034][0035]当σ1+3σ3＜0，则有
[0036]σ1＝
‑
σ3[0037]式中：σ1、σ3分别为岩石的最大、最小主应力值，压为正、拉为负；
[0038]圆心处时，θ1＝θ2＝0时，则圆盘中心应力状态满足σ1+3σ3＝0，由此得到抗拉强度公式：
[0039][0040]式中：σ1表示岩石的抗拉强度。
[0041]进一步地，步骤3中，因素包括岩石物理力学性质、岩体结构面因素、爆破参数、炸药性能和爆破工艺；
[0042]岩石物理力学性质中，岩石的物理性质的岩石的密度，密度值越大，抵抗爆破破碎的能力越强，破碎相同体积的岩石需要的炸药能量越多，在岩石的力学性质中，评价岩石坚硬性系数用到的是普氏分级，由岩石的普氏分级表可知，确定采样的岩块的分级；
[0043]岩体结构面因素中，当节理裂隙的方向和爆堆抛掷方向一致时，炸药爆炸后大量的爆生气体顺着裂隙方向逸散，使得炸药能量不能充分利用而产生大块，由于软弱夹层的存在加速了炸药爆炸后的泄能速度，当软弱夹层位于中上部时易产生大块，当软弱夹层位于下部时易产生根底，判断是否对采样的岩块的岩石爆破产生节理裂隙；
[0044]爆破参数中，孔网参数及抵抗线的大小能够直接影响爆破效果的好坏，若炮孔抵抗线较大，则炸药爆炸后由于夹制作用较大而不能使后排孔很好地推出，若抵抗线过小则会导致炸药能量过早耗散而影响爆破效果；
[0045]炸药性能中，由于混装铵油炸药爆速明显比乳化炸药低，但却采用相同的孔网参数，从而使得上部平盘由于炸药能量不足以产生大块，另一方面，现场混装炸药并不能保证爆速、爆热的稳定；
[0046]爆破工艺中，爆破效果还受装药结构、起爆方向、起爆顺序的因素影响，根据采样的岩块，用连续装药结构，并采用逐孔、反向起爆方式，取得了良好的爆破效果，连续装药操作简单，装药效率高，只需控制装药长度即可，反向起爆能够使炸药能量在孔内作用时间延长，从而使破碎效果更好。
[0047]进一步地，步骤4中，起爆的作用因素包括应力波叠加作用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1：对层状边坡岩石进行采样；步骤2：对采集到的岩石块进行岩石单轴抗压强度分析和劈裂实验处理；步骤3：分析影响精准爆破效果的因素；步骤4：使用爆破得炮孔间以固定的时间间隔逐次起爆，分析起爆的作用因素，使得两炮孔之间发生相互作用，增强岩石破碎能力，降低爆破振动，达到更好的爆破效果；步骤5：确定炮孔排间的时间间隔，达到最好的爆破效果。2.根据权利要求1所述的一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，其特征在于：步骤1的具体过程为：在取样之前，应当对试验区域有整体划分，从而避免在试验过程中受岩性变化的影响，采用钻孔机转取完整的的岩块，避免取样后由于岩石裂隙的存在影响实验结果。3.根据权利要求1所述的一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，其特征在于：步骤2中：岩石单轴抗压强度分析过程中选取18个试样岩石，将其分成三组，劈裂实验处理中选取12个试样，分4组，通过测量以及称重并计算，可以得到试样的质量和体积的参数，通过压力试验机加压直到试样完全破坏，并通过静态电阻应变仪收集试样上应变片数据完成本次实验；根据试样在加载过程中受到破坏可以得到单轴抗压强度以及单轴抗拉强度，通过应变仪监测得到全应力—应变曲线图，可以求出弹性模量和泊松比的参数；通过岩块取样，进行采用单轴压缩与劈裂实验，得出的岩石抗拉、抗压强度集中，没有出现部分数据异常过大或过小，说明所选区域试样岩石力学性质统一，在后续试验中应当尽量选取岩性相似的岩体以减小岩石性质对爆破效果的影响，将各组数据进行整理求出平均值，得到岩石的物理力学参数。4.根据权利要求3所述的一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，其特征在于：岩石单轴抗压强度分析的具体过程为：岩石的单轴抗压强度即为岩石在受到单一纵向压力作用下产生破坏时，岩石受力面单位面积上所施加的载荷，即可以表达为下式：式中：R为岩石单轴抗压强度，P为最大破坏荷载，A为试件截面面积，弹性模量及泊松比的获取需要利用应变仪进行监测，通过岩石试样从加载到破坏的全过程，可以得到全应力
‑
应变曲线，式中，E为岩石弹性模量，即为全应力
‑
应变曲线直线部分的斜率，泊松比是横向应变与轴向应变的比，其计算公式为：
式中：μ为泊松比，ε
x
、ε
y
为横向、轴向应变值。5.根据权利要求4所述的一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，其特征在于：劈裂实验处理的过程为：在实验中对岩样沿轴向施加等值反向的力，当岩样受到静载荷破坏时，所得到的极限抗拉强度和直接拉伸法所得到的值相近，岩样圆盘内任一点A的应力分量为：抗拉强度和直接拉伸法所得到的值相近，岩样圆盘内任一点A的应力分量为：抗拉强度和直接拉伸法所得到的值相近，岩样圆盘内任一点A的应力分量为：式中：σ
x
、σ
y
和τ
xy
分别为三个方向的拉应力值，P表示试样破坏时的极限压力值，d、t分别为圆盘的直径、厚度，r1和r2为y轴上边缘与边缘接触点到A点的距离；假设试件破坏遵守格里菲斯强度准则，即：当σ1+3σ3≥0时，则有当σ1+3σ3＜0，则有σ1＝
‑
σ3式中：σ1、σ3分别为岩石的最大、最小主应力值，压为正、拉为负；圆心处时，θ1＝θ2＝0时，则圆盘中心应力状态满足σ1+3σ3＝0，由此得到抗拉强度公式：式中：σ1表示岩石的抗拉强度。6.根据权利要求5所述的一种层状边坡毫秒延期爆破延期时间分析方法，其特征在于：步骤3中，因素包括岩石物理力学性质、岩体结构面因素、爆破参数、炸药性能和爆破工艺；岩石物理力学性质中，岩石的物理性质的岩石的密度，密度值越大，抵抗爆破破碎的能力越强，破碎相同体积的岩石需要的炸药能量越多，在岩石的力学性质中，评价岩石坚硬性系数用到的是普氏分级，由岩石的普氏分级表可知，确定采样的岩块的分级；岩体结构面因素中，当节理裂隙的方向和爆堆抛掷方向一致时，炸药爆炸后大量的爆生气体顺着裂隙方向逸散，使得炸药能量不能充分利用而产生大块，由于软弱夹层的存在加速了炸药爆炸后的泄能速度，当软弱夹层位于中上部时易产生大块，当软弱夹层位于下部时易产生根底，判断是否对采样的岩块的岩石爆破产生节理裂隙；爆破参数中，孔网参数及抵抗线的大小能够直接影响爆破效果的好坏，若炮孔抵抗线较大，则炸药爆炸后由于夹制作用较大而不能使后排孔很好地推出，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝敏洁，张录明，伯睿飞，黄哲隽，谭强，吴先兵，姚锐丹，李唐军，胡波，刘淋，冉法明，
申请(专利权)人：中交一公局第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：