一种水下基坑岩体爆破开挖损伤检测方法技术

本发明专利技术涉及一种水下基坑岩体爆破开挖损伤检测方法，本发明专利技术在保护层开挖前后分别对保护层与建基面进行打孔取样，每个保护层岩芯分为3段试件进行检测，可提高对岩芯测量的准确性，每个试件进行三种检测，可减少单一检测方法的误差，对单一检测结果取均值并对三种检测结果做加权计算，可提高损伤测试的可靠性；每个基坑岩芯分为5段，按深度变化由上至下分别代表不同的岩层，以各岩层的损伤测试结果进行损伤率计算，即可获得基坑岩体随深度变化时损伤率的分布及纵向变化情况；另可将基坑建基面岩层损伤率与下层各级岩体层损伤率进行对比，分析纵向深度变化下损伤率的变化情况，可精确量化爆破损伤沿基岩深度方向的演变规律。量化爆破损伤沿基岩深度方向的演变规律。量化爆破损伤沿基岩深度方向的演变规律。

【技术实现步骤摘要】
一种水下基坑岩体爆破开挖损伤检测方法


[0001]本专利技术涉及岩体爆破工程
，特别涉及水下建基面爆破开挖工程，水下基坑爆破开挖损伤试验研究与损伤控制。

技术介绍

[0002]水利水电工程、土木工程及交通工程等领域涉及大量的基础设施建设，结构基础的开挖应该在保证开挖至指定形态的前提下，不应使建基面岩体产生大量裂隙，以及是节理裂隙面、层面等弱面明显恶化，损害岩体的完整性。
[0003]对大型基础开挖成型，爆破仍然是现阶段最合适最常用的施工手段。爆破过程中，炸药释放的能量会使炮孔周边的岩体破碎，但是这部分能量不可能完全作用用于目标岩体，相当大一部分会传导至保留岩体，对保留岩体产生不可逆的动力扰动，形成开挖损伤区。开挖损伤区内的岩体的完整性和物理力学参数将会出现不同程度的劣化。基础作为大型结构自重荷载的承载面，同时也是结构和地基接触的薄弱面，控制基础开挖质量对维持结构的稳定性具有十分重要的意义。爆破开挖过程中如果处理不当造成开挖损伤区过大或严重损伤表层岩土等情况，则可能会给增加后续基础处理工作，严重影响着工程质量、工程经济效益以及施工总进度。因此，基础建设施工过程中如何控制开挖损伤，降低爆破作用对建基面的影响一直是工程实践以及岩石动力学研究的焦点之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的提供一种水下基坑岩体爆破开挖损伤检测方法。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种水下基坑岩体爆破开挖损伤检测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、对保护层岩体进行钻孔取样，在取样点取出完整的可用于试验检测的岩芯；
[0008]步骤2、将保护层岩芯在竖直方向上均匀分为i部分，在每部分中各截取一部分得到i个试件；
[0009]步骤3、分别对岩芯的i个试件进行压电V、声波C与抗压强度σ三类测试，每类测试取i个试件的测试结果均值，作为该岩芯在该类测试下的损伤值，则保护层岩体一个取样点下的岩芯即可获得压电V、声波C与抗压强度σ的三种损伤值，分别记为爆前损伤值其中，下角标pre代表爆前数据，上角标m代表取样点编号即岩芯编号；
[0010]步骤4、水下爆破后，将同一取样点处的基坑岩芯在纵向由上到下均匀分为N层，由上至下顺次编号为1，2，
……
，N，在N层中各截取一部分得到N个试件，代表由基坑建基面向下N种不同深度下的各层试样；
[0011]步骤5、分别对基坑岩芯的五个试件进行压电V、声波C与抗压强度σ三类测试，每类测试取五个试件的测试结果均值作为该基坑岩芯在该类测试下的损伤值，因此，基坑岩体一个取样点下的岩芯即可获得压电V、声波C与抗压强度σ的三种损伤值，分别记为
其中，下角标post代表爆后数据，上角标m代表取样点编号即爆后岩芯编号，n代表爆后基坑岩芯不同深度岩层编号，n∈[1，2，
……
，N]；
[0012]步骤6、计算取样点在不同岩层下的损伤率：
[0013]压电测试下损伤率：
[0014]声波测试下损伤率：
[0015]抗压强度测试下损伤率：
[0016]步骤7、对不同深度岩层的三种损伤率进行加权计算，即可获得取样点下不同深度岩层的损伤结果：其中q1,q2,q3分别为三种损伤值各自的权重系数。
[0017]进一步的，步骤2中，i＝3。
[0018]进一步的，步骤4中，N＝5。
[0019]进一步的，步骤7中，以爆前保护层岩芯的损伤测试数据为权重计算样本，将多个取样点下的压电V、声波C与抗压强度σ三类测试数据作为各个样本数据，三种测试方法作为三种指标，采用CRITIC权重法进行计算，即可获得各指标的客观权重W
V
,W
C
,W
σ
,将其作为各自损伤率的加权系数，即可获得q1,q2,q3。
[0020]进一步的，每个基坑岩芯分为N段，按深度变化由上至下分别代表不同的岩层，以各岩层的损伤测试结果进行损伤率计算，即可获得基坑岩体随深度变化时损伤率的分布及纵向变化情况。
[0021]进一步的，将基坑建基面岩层，即n＝1时的第一层岩体的损伤率与下层各级岩体层损伤率进行对比，能分析得到纵向深度变化下损伤率的变化情况。
[0022]该方法的有益效果是：本专利技术在保护层开挖前后分别对保护层与建基面进行打孔取样，对岩芯分别进行三种测试。每个保护层岩芯分为3段试件进行检测，可提高对岩芯测量的准确性，每个试件进行三种检测，可减少单一检测方法的误差，对单一检测结果取均值并对三种检测结果做加权计算，可提高损伤测试的可靠性；每个基坑岩芯分为5段，按深度变化由上至下分别代表不同的岩层，以各岩层的损伤测试结果进行损伤率计算，即可获得基坑岩体随深度变化时损伤率的分布及纵向变化情况；另可将基坑建基面岩层(即第一层岩体,n＝1)损伤率与下层各级岩体层损伤率进行对比，分析纵向深度变化下损伤率的变化情况，若建基面岩层损伤率过大，则可对保护层厚度进行及时调整。即，可精确量化爆破损伤沿基岩深度方向的演变规律，为优化建基面爆破参数提供理论依据。
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。
附图说明
[0024]图1为本方法中环形沟槽与施工分区示意图；
[0025]图2为本方法中环形沟槽正视图，其中中部为圆台，两边凹槽部分为环形沟槽，虚线部位为待开挖保护层；
[0026]图3为本方法中一个自由面下的爆破方案设计，包含炮孔布置及起爆网路顺序；
[0027]图4为两个自由面下的爆破方案设计，包含炮孔布置，起爆顺序；
[0028]图5为本方法中所使用的消
‑
聚能控制爆破装药示意图，包含缓冲层、高波阻抗材料、炸药、雷管以及堵塞；
[0029]图6为本方法中岩芯损伤检测示意图，左侧为岩芯分段示意，右侧为单段试件压电检测及声波检测示意，需利用相应传感器及测试仪。
[0030]附图中，各标号代表的部件列表如下：
[0031]1、炸药；2、雷管；3、缓冲层
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0033]参见图1和图2，本专利技术主要包含以下两方面内容:水下基坑爆破开挖的损伤控制方法与基坑岩体开挖损伤试验研究方法。
[0034]一种水下基坑爆破开挖损伤控制方法的技术方案如下：
[0035]该方法适用于水下基坑保护层开挖工程，在基坑主体开挖工程完成之后，进行保护层开挖，采用该方法可有效控制基坑岩体的损伤。
[0036]根据环形沟槽基坑的实际尺寸，确定爆破方案中的模型参数。保护层岩体上部的爆破方案按常规方法进行，保护层岩体按损伤控制方法进行爆破开挖，本方法作用对象为基坑保护层部分岩体。
[0037]针对环形沟槽基坑的特性，分别设置单自由面与双自由面下的爆破方案，同时针对内圈周边孔与外部炮孔分别采用光面爆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下基坑岩体爆破开挖损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对保护层岩体进行钻孔取样，在取样点取出完整的可用于试验检测的岩芯；步骤2、将保护层岩芯在竖直方向上均匀分为i部分，在每部分中各截取一部分得到i个试件；步骤3、分别对岩芯的i个试件进行压电V、声波C与抗压强度σ三类测试，每类测试取i个试件的测试结果均值，作为该岩芯在该类测试下的损伤值，则保护层岩体一个取样点下的岩芯即可获得压电V、声波C与抗压强度σ的三种损伤值，分别记为爆前损伤值其中，下角标pre代表爆前数据，上角标m代表取样点编号即岩芯编号；步骤4、水下爆破后，将同一取样点处的基坑岩芯在纵向由上到下均匀分为N层，由上至下顺次编号为1，2，
……
，N，在N层中各截取一部分得到N个试件，代表由基坑建基面向下N种不同深度下的各层试样；步骤5、分别对基坑岩芯的五个试件进行压电V、声波C与抗压强度σ三类测试，每类测试取五个试件的测试结果均值作为该基坑岩芯在该类测试下的损伤值，因此，基坑岩体一个取样点下的岩芯即可获得压电V、声波C与抗压强度σ的三种损伤值，分别记为其中，下角标post代表爆后数据，上角标m代表取样点编号即爆后岩芯编号，n代表爆后基坑岩芯不同深度岩层编号，n∈[1，2，
……
，N]；步骤6、计算取样点在不同岩层下的损伤率：压电测试下损伤率：声波测试下损伤率：抗压强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永胜，毛龙，彭波，何理，钟东望，陈德志，梁超，李琳娜，孙金山，姚颖康，陈文尹，彭悦森，黄小武，罗鹏，李勇海，杨嘉毅，施炎坤，牛草原，吴军国，刘智旺，魏博豪，
申请(专利权)人：江汉大学武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：