全國爆破技術(shù)人員統(tǒng)一培訓(xùn)內(nèi)容(7)

1、全國工程爆破技術(shù)人員統(tǒng)一培訓(xùn)內(nèi)容全國工程爆破技術(shù)人員統(tǒng)一培訓(xùn)內(nèi)容中國工程爆破協(xié)會(huì)中國工程爆破協(xié)會(huì) 編編汪旭光汪旭光 主編主編（20112011）爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 與與 施施 工工（7）第七章第七章 露天爆破露天爆破 7.1 露天深孔臺(tái)階爆破露天深孔臺(tái)階爆破 7.2 露天淺孔臺(tái)階爆破露天淺孔臺(tái)階爆破 7.3 邊坡控制爆破邊坡控制爆破 7.4 硐室爆破硐室爆破 7.5 高溫爆破高溫爆破 7.6 凍土爆破凍土爆破7.1 露天深孔臺(tái)階爆破露天深孔臺(tái)階爆破7.1.1 概述概述 臺(tái)階爆破是指爆破工作面以臺(tái)階形式推進(jìn)完成爆破工程的爆臺(tái)階爆破是指爆破工作面以臺(tái)階形式推進(jìn)完成爆破工程的爆破方法，也稱為梯段

2、爆破。破方法，也稱為梯段爆破。 露天臺(tái)階爆破按孔徑、孔深的不同，可分為深孔臺(tái)階爆破露天臺(tái)階爆破按孔徑、孔深的不同，可分為深孔臺(tái)階爆破和淺孔臺(tái)階爆破。通常將孔徑大于和淺孔臺(tái)階爆破。通常將孔徑大于50mm，孔深大于，孔深大于5m的的鉆孔稱為深孔臺(tái)階爆破。反之，則稱為淺孔臺(tái)階爆破。鉆孔稱為深孔臺(tái)階爆破。反之，則稱為淺孔臺(tái)階爆破。 深孔臺(tái)階爆破是礦業(yè)開采和鐵路、公路路塹開挖，大型水深孔臺(tái)階爆破是礦業(yè)開采和鐵路、公路路塹開挖，大型水利樞紐工程基礎(chǔ)開挖的基本手段利樞紐工程基礎(chǔ)開挖的基本手段。深孔臺(tái)階爆破優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：深孔臺(tái)階爆破優(yōu)越性主要表現(xiàn)在： （1）一次爆破方量大。大型設(shè)備的采用，尤其是牙輪鉆機(jī)、

3、）一次爆破方量大。大型設(shè)備的采用，尤其是牙輪鉆機(jī)、大型電鏟、電動(dòng)輪汽車的配套使用，大大提高了開采強(qiáng)度和大型電鏟、電動(dòng)輪汽車的配套使用，大大提高了開采強(qiáng)度和礦石產(chǎn)量。礦石產(chǎn)量。 （2）深孔爆破利于先進(jìn)爆破技術(shù)的使用和促進(jìn)深孔爆破技術(shù)）深孔爆破利于先進(jìn)爆破技術(shù)的使用和促進(jìn)深孔爆破技術(shù)的發(fā)展，如：毫秒微差爆破技術(shù)、寬孔距小抵抗線爆破技術(shù)的發(fā)展，如：毫秒微差爆破技術(shù)、寬孔距小抵抗線爆破技術(shù)和預(yù)裂爆破技術(shù)等。和預(yù)裂爆破技術(shù)等。 （3）顯著地改善了破碎質(zhì)量，降低了邊坡、路基等有害效應(yīng)。）顯著地改善了破碎質(zhì)量，降低了邊坡、路基等有害效應(yīng)。 （4）提高了鉆孔延米爆破量，提高了爆破效率，降低了礦山）提高了鉆孔延

4、米爆破量，提高了爆破效率，降低了礦山開采的綜合成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。開采的綜合成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。7.1.2 臺(tái)階要素與布孔方式臺(tái)階要素與布孔方式 深孔爆破的臺(tái)階按照鉆孔與臺(tái)階面的角度不同分為垂直深孔爆破的臺(tái)階按照鉆孔與臺(tái)階面的角度不同分為垂直深孔和傾斜深孔兩種，其臺(tái)階要素分別如圖所示。深孔和傾斜深孔兩種，其臺(tái)階要素分別如圖所示。圖圖7-1 臺(tái)階要素圖臺(tái)階要素圖Bl2l1LHhW1ab（a）BHhW1abl2l1L（b）圖中，圖中，H臺(tái)階高度；臺(tái)階高度；W1前排鉆孔的底盤抵抗線；前排鉆孔的底盤抵抗線；L鉆孔深度；鉆孔深度；l1裝藥長(zhǎng)度，裝藥長(zhǎng)度，l2堵塞長(zhǎng)度；堵塞長(zhǎng)度；h超深；超深； 臺(tái)階坡面角

5、；臺(tái)階坡面角；a孔距；孔距；b排距；排距；B在臺(tái)階面上從鉆孔中心至坡頂線的安全距離。在臺(tái)階面上從鉆孔中心至坡頂線的安全距離。 臺(tái)階高度的確定應(yīng)遵循的原則：臺(tái)階高度的確定應(yīng)遵循的原則： 滿足生產(chǎn)進(jìn)度的要求，為機(jī)械裝運(yùn)設(shè)備創(chuàng)造高效率的工滿足生產(chǎn)進(jìn)度的要求，為機(jī)械裝運(yùn)設(shè)備創(chuàng)造高效率的工作條件，輔助工作量少，保證安全生產(chǎn)要求。作條件，輔助工作量少，保證安全生產(chǎn)要求。 一般臺(tái)階高度的確定一般臺(tái)階高度的確定應(yīng)考慮為鉆孔、爆破和鏟裝創(chuàng)造安全和應(yīng)考慮為鉆孔、爆破和鏟裝創(chuàng)造安全和高效率的作業(yè)條件，它主要取決于挖掘機(jī)的鏟斗容積和礦巖高效率的作業(yè)條件，它主要取決于挖掘機(jī)的鏟斗容積和礦巖開挖技術(shù)條件。開挖技術(shù)條件。

6、目前，目前，我國深孔爆破的臺(tái)階高度為我國深孔爆破的臺(tái)階高度為H=1015m，有的甚至，有的甚至達(dá)到或超過達(dá)到或超過20m。垂直深孔與傾斜深孔臺(tái)階爆破優(yōu)缺點(diǎn)比較：垂直深孔與傾斜深孔臺(tái)階爆破優(yōu)缺點(diǎn)比較：垂直深孔臺(tái)階爆破使用范圍較廣，在開采工程中大量采用。垂直深孔臺(tái)階爆破使用范圍較廣，在開采工程中大量采用。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：適用于各種地質(zhì)條件、鉆孔技術(shù)容易掌握、鉆進(jìn)速適用于各種地質(zhì)條件、鉆孔技術(shù)容易掌握、鉆進(jìn)速 度快；度快； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：爆破巖石大塊率較高、頂部易出現(xiàn)裂縫、臺(tái)階坡面穩(wěn)定性差。爆破巖石大塊率較高、頂部易出現(xiàn)裂縫、臺(tái)階坡面穩(wěn)定性差。傾斜深孔臺(tái)階爆破在軟巖中使用較多。傾斜深孔臺(tái)階爆破在軟巖中使

7、用較多。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：爆破破碎的巖石大塊率低、殘留巖坎少、臺(tái)階比較穩(wěn)固、爆破爆破破碎的巖石大塊率低、殘留巖坎少、臺(tái)階比較穩(wěn)固、爆破 堆積巖塊形狀好、利于提高采裝效率；堆積巖塊形狀好、利于提高采裝效率； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：鉆孔技術(shù)要求高、鉆進(jìn)速度慢。鉆孔技術(shù)要求高、鉆進(jìn)速度慢。7.1.3 爆破參數(shù)爆破參數(shù) 露天深孔爆破參數(shù)包括：露天深孔爆破參數(shù)包括：孔徑、孔深、超深、底盤抵抗線、孔孔徑、孔深、超深、底盤抵抗線、孔距、排距、堵塞長(zhǎng)度和單位炸藥消耗量距、排距、堵塞長(zhǎng)度和單位炸藥消耗量等。等。（1）孔徑）孔徑 露天深孔爆破的孔徑主要取決于鉆機(jī)類型、臺(tái)階高度和巖露天深孔爆破的孔徑主要取決于鉆機(jī)類型、臺(tái)階高度和

8、巖石性質(zhì)，一般來說鉆機(jī)選型確定后，其鉆孔直徑就已確定下石性質(zhì)，一般來說鉆機(jī)選型確定后，其鉆孔直徑就已確定下來。來。 大型金屬露天礦多采用牙輪鉆機(jī)，孔徑大型金屬露天礦多采用牙輪鉆機(jī)，孔徑250310mm； 中小型金屬露天礦、非金屬礦山則采用潛孔鉆機(jī)，孔徑中小型金屬露天礦、非金屬礦山則采用潛孔鉆機(jī)，孔徑100200mm； 鐵路、公路路基土石方開挖常用的鉆孔機(jī)械，其孔徑為鐵路、公路路基土石方開挖常用的鉆孔機(jī)械，其孔徑為76170mm。 國內(nèi)常用的深孔直徑國內(nèi)常用的深孔直徑有有7680，100、150、170、200、250、310mm幾種。幾種。（2）孔深與超深）孔深與超深 孔深是由臺(tái)階高度和超深確

9、定?？咨钍怯膳_(tái)階高度和超深確定。 當(dāng)臺(tái)階高度確定后，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定超深，超深的目的是為了克當(dāng)臺(tái)階高度確定后，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定超深，超深的目的是為了克服底盤巖石的夾制作用，避免殘留巖坎。超深目前國內(nèi)礦山的超深值一服底盤巖石的夾制作用，避免殘留巖坎。超深目前國內(nèi)礦山的超深值一般為般為0.53.6m，后排孔的超深值一般比前排加深，后排孔的超深值一般比前排加深0.5m。一般超深與底。一般超深與底盤抵抗線相關(guān)，可按下式計(jì)算：盤抵抗線相關(guān)，可按下式計(jì)算： h=（0.150.35）W1 式中式中 W1底盤抵抗線。底盤抵抗線。 露天深孔爆破的孔深由下式確定：露天深孔爆破的孔深由下式確定： 垂直深孔孔深垂

10、直深孔孔深 傾斜深孔孔深傾斜深孔孔深 hHLhHLsin/（3）底盤抵抗線）底盤抵抗線 底盤抵抗線受許多因素影響，變動(dòng)范圍也較大，因此底盤底盤抵抗線受許多因素影響，變動(dòng)范圍也較大，因此底盤抵抗線的確定方法有多種。抵抗線的確定方法有多種。 1）根據(jù)鉆孔時(shí)的安全作業(yè)條件：）根據(jù)鉆孔時(shí)的安全作業(yè)條件： 式中式中 W1底盤抵抗線，底盤抵抗線，m； 臺(tái)階坡面角，一般為臺(tái)階坡面角，一般為6075； H臺(tái)階高度，臺(tái)階高度，m； B從鉆孔中心至坡頂線的安全距離，對(duì)大型鉆機(jī)，。從鉆孔中心至坡頂線的安全距離，對(duì)大型鉆機(jī)，。 2）按臺(tái)階高度和孔徑計(jì)算：）按臺(tái)階高度和孔徑計(jì)算： 式中式中 k系數(shù)，見表系數(shù)，見表7-1

11、； d炮孔直徑，炮孔直徑，mm。BctgHW1HW）（9 . 06 . 01kdW 1表表7-1 k值范圍值范圍裝藥直徑裝藥直徑/mm清碴爆破清碴爆破k值值壓碴爆破壓碴爆破k值值200303522.537.52502448204831035.541.919.430.63）按每孔裝藥條件（巴隆公式）按每孔裝藥條件（巴隆公式） 式中式中 d炮孔直徑，炮孔直徑，m； 裝藥密度，裝藥密度，kg/m3； 裝藥系數(shù)，裝藥系數(shù)，=0.350.65； L鉆孔深度，鉆孔深度，m； q單位炸藥消耗量，單位炸藥消耗量，kg/m3； m炮孔密集系數(shù)（即孔距與排距之比），一般炮孔密集系數(shù)（即孔距與排距之比），一般m0.

12、81.2； H臺(tái)階高度，臺(tái)階高度，m。除了要考慮上述因素外，控制坡面角也是調(diào)整底盤抵抗線的一個(gè)有效方法。除了要考慮上述因素外，控制坡面角也是調(diào)整底盤抵抗線的一個(gè)有效方法。qmHLdW785. 01（4）孔距和排距）孔距和排距 孔距（孔距（a）指同一排深孔中相鄰兩鉆孔中心線間的距指同一排深孔中相鄰兩鉆孔中心線間的距離。離。 孔距按下式計(jì)算：孔距按下式計(jì)算： 式中式中 m炮孔密集系數(shù)。炮孔密集系數(shù)。 炮孔密集系數(shù)（炮孔密集系數(shù)（m）即孔距與排距之比。即孔距與排距之比。 值通常大于值通常大于1.0。在。在寬孔距小抵抗寬孔距小抵抗線爆破中則為線爆破中則為34或更大。或更大。 由于第一排孔往往底盤抵抗線

13、過大，應(yīng)適當(dāng)選用較小的由于第一排孔往往底盤抵抗線過大，應(yīng)適當(dāng)選用較小的密集系數(shù)，以克服底盤的阻力。密集系數(shù)，以克服底盤的阻力。1mWa 排距（排距（b）指多排孔爆破時(shí)，相鄰兩排深孔間的距離。指多排孔爆破時(shí)，相鄰兩排深孔間的距離。 它與孔網(wǎng)布置和起爆順序等因素有關(guān)。計(jì)算方法如下：它與孔網(wǎng)布置和起爆順序等因素有關(guān)。計(jì)算方法如下： 采用等邊三角形布孔時(shí)，排距與孔距的關(guān)系為：采用等邊三角形布孔時(shí)，排距與孔距的關(guān)系為： 式中式中 b排距，排距，m； a孔距，孔距，m。 多排孔爆破時(shí)，孔距和排距是一個(gè)相關(guān)的參數(shù)。在給定的孔徑條件下，多排孔爆破時(shí)，孔距和排距是一個(gè)相關(guān)的參數(shù)。在給定的孔徑條件下，每個(gè)孔都有一

14、個(gè)合理的負(fù)擔(dān)面積，即每個(gè)孔都有一個(gè)合理的負(fù)擔(dān)面積，即 Sab 或或 式中符號(hào)含義同前。式中符號(hào)含義同前。 上式表明，當(dāng)合理的鉆孔負(fù)擔(dān)面積上式表明，當(dāng)合理的鉆孔負(fù)擔(dān)面積S和炮孔密集系數(shù)和炮孔密集系數(shù)m已知時(shí)，即可已知時(shí)，即可求出排距求出排距b。aab866. 060sinSbm（5）堵塞長(zhǎng)度）堵塞長(zhǎng)度 堵塞長(zhǎng)度堵塞長(zhǎng)度指鉆孔裝藥后的剩余長(zhǎng)度。指鉆孔裝藥后的剩余長(zhǎng)度。 合理的堵塞長(zhǎng)度和良好的堵塞質(zhì)量合理的堵塞長(zhǎng)度和良好的堵塞質(zhì)量：對(duì)改善爆破效果和提高炸藥利用對(duì)改善爆破效果和提高炸藥利用率都具有重要作用；合理的堵塞長(zhǎng)度應(yīng)能降低爆炸氣體能量損失和盡率都具有重要作用；合理的堵塞長(zhǎng)度應(yīng)能降低爆炸氣體能量損

15、失和盡可能增加鉆孔裝藥量；良好的堵塞質(zhì)量是盡量增加爆炸氣體在孔內(nèi)的可能增加鉆孔裝藥量；良好的堵塞質(zhì)量是盡量增加爆炸氣體在孔內(nèi)的作用時(shí)間和減少空氣沖擊波、噪聲和飛石的危害。作用時(shí)間和減少空氣沖擊波、噪聲和飛石的危害。 堵塞長(zhǎng)度堵塞長(zhǎng)度l2按下列公式確定：按下列公式確定： 或或 垂直深孔取垂直深孔取 ；傾斜深孔取；傾斜深孔取 式中式中 d炮孔直徑，炮孔直徑，mm。 應(yīng)該指出的是，堵塞長(zhǎng)度與堵塞質(zhì)量、堵塞材料密切相關(guān)。堵塞質(zhì)應(yīng)該指出的是，堵塞長(zhǎng)度與堵塞質(zhì)量、堵塞材料密切相關(guān)。堵塞質(zhì)量好和堵塞物的密度大時(shí)，可適當(dāng)減小堵塞長(zhǎng)度。量好和堵塞物的密度大時(shí)，可適當(dāng)減小堵塞長(zhǎng)度。12)0 . 17 . 0(Wl

16、 1)8 . 07 . 0(W1)0 . 19 . 0(Wdl)3020(2（6）單位炸藥消耗量）單位炸藥消耗量 影響單位炸藥消耗量的主要因素有巖石的可爆性、炸藥特影響單位炸藥消耗量的主要因素有巖石的可爆性、炸藥特性、自由面條件、起爆方式和巖石塊度要求。因此，選取合性、自由面條件、起爆方式和巖石塊度要求。因此，選取合理的單位炸藥消耗量理的單位炸藥消耗量q往往需要通過多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或長(zhǎng)期的往往需要通過多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐來驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)中可以參照類似礦巖條件下的實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐來驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)中可以參照類似礦巖條件下的實(shí)際單耗值選取，也可以按表單耗值選取，也可以按表7-2選取。該表數(shù)據(jù)以選取。該表

17、數(shù)據(jù)以2號(hào)巖石銨梯號(hào)巖石銨梯炸藥為標(biāo)淮，如果采用其他種類炸藥，需要進(jìn)行炸藥能量換炸藥為標(biāo)淮，如果采用其他種類炸藥，需要進(jìn)行炸藥能量換算，確定實(shí)際單位炸藥消耗量。算，確定實(shí)際單位炸藥消耗量。 表表7-2單位炸藥消耗量單位炸藥消耗量q值值巖石堅(jiān)固性巖石堅(jiān)固性系數(shù)系數(shù)f0.823456810121416200.400.430.460.500.530.560.600.640.670.703/q kg m（7）每孔裝藥量）每孔裝藥量 單排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：?jiǎn)闻趴妆苹蚨嗯趴妆频牡谝慌趴椎拿靠籽b藥量按下式計(jì)算： 式中式中 q單位炸藥消耗量，單位炸藥消耗量，kg/m3；

18、a孔距，孔距，m; H臺(tái)階高度，臺(tái)階高度，m； W1底盤抵抗線，底盤抵抗線，m。 多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算： 式中式中 k考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)，考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)，k=l.ll.2； b排距，排距，m。 其余符號(hào)含義同前。其余符號(hào)含義同前。HWaqQ1HbaqkQ7.1.4 布孔方式與起爆順序布孔方式與起爆順序 1、布孔方式、布孔方式 露天深孔臺(tái)階爆破在露天礦石開采、大規(guī)模場(chǎng)地平整、露露天深孔臺(tái)階爆破在露天礦石開采、大規(guī)模場(chǎng)地平整、露天礦山剝離、鐵路和公路

19、路塹開挖等工程中采用，但布孔方天礦山剝離、鐵路和公路路塹開挖等工程中采用，但布孔方式隨爆破工程目的不同略有差異。下面依據(jù)爆破工作環(huán)境不式隨爆破工程目的不同略有差異。下面依據(jù)爆破工作環(huán)境不同，分為普通爆破布孔方式和路塹爆破布孔方式介紹。同，分為普通爆破布孔方式和路塹爆破布孔方式介紹。（1）普通深孔爆破臺(tái)階平面布孔方式）普通深孔爆破臺(tái)階平面布孔方式 普通爆破布孔方式有單排布孔和多排布孔兩種。多排布孔普通爆破布孔方式有單排布孔和多排布孔兩種。多排布孔按炮孔相對(duì)位置又可分為方形、矩形和梅花形，按炮孔相對(duì)位置又可分為方形、矩形和梅花形，如圖如圖7-2所示。所示。方形布孔方式各炮孔具有相等的間距和排距。矩

20、形布孔的排方形布孔方式各炮孔具有相等的間距和排距。矩形布孔的排距比孔距一般較小。三角形布孔時(shí)相鄰三孔呈三角形，排距距比孔距一般較小。三角形布孔時(shí)相鄰三孔呈三角形，排距和孔距根據(jù)爆破采用技術(shù)確定，可以是一般等邊三角形，也和孔距根據(jù)爆破采用技術(shù)確定，可以是一般等邊三角形，也可是寬孔距小抵抗線的鈍角三角形。可是寬孔距小抵抗線的鈍角三角形。圖圖7-2 深孔布置方式深孔布置方式a-單排布孔；單排布孔；b-矩形布孔；矩形布孔；c-方形布孔；方形布孔；d-梅花布孔梅花布孔（a）（b）（c）（d）（2）鐵路、公路路塹爆破的布孔方式）鐵路、公路路塹爆破的布孔方式 鐵路、公路路塹爆破與露天礦臺(tái)階爆破不同，其特點(diǎn)是

21、地鐵路、公路路塹爆破與露天礦臺(tái)階爆破不同，其特點(diǎn)是地形變化大，大多在條形地帶施工，開挖深度不大，布孔條件形變化大，大多在條形地帶施工，開挖深度不大，布孔條件較為復(fù)雜，邊坡要求質(zhì)量高。依照地形和路基開挖程度，通較為復(fù)雜，邊坡要求質(zhì)量高。依照地形和路基開挖程度，通常可以分為全路塹和半路塹兩種布孔方法。常可以分為全路塹和半路塹兩種布孔方法。 1）半路塹開挖布孔方式）半路塹開挖布孔方式 半路塹開挖亦稱單側(cè)邊坡開挖，多以縱向臺(tái)階法布置，即半路塹開挖亦稱單側(cè)邊坡開挖，多以縱向臺(tái)階法布置，即平行線路方向鉆孔。對(duì)于高邊坡半壁路塹，應(yīng)采用分層布孔平行線路方向鉆孔。對(duì)于高邊坡半壁路塹，應(yīng)采用分層布孔（圖（圖7-3

22、）。）。光面或預(yù)裂光面或預(yù)裂孔孔光面或預(yù)裂光面或預(yù)裂孔孔(a)(b)臺(tái)階或邊坡臺(tái)階或邊坡(c)圖圖7-3半壁路塹布孔半壁路塹布孔a-傾斜孔；傾斜孔；b-垂直孔；垂直孔；c-分層布孔分層布孔 當(dāng)進(jìn)行復(fù)線擴(kuò)建路塹時(shí)，可采用淺層橫向臺(tái)階縱向推進(jìn)法當(dāng)進(jìn)行復(fù)線擴(kuò)建路塹時(shí)，可采用淺層橫向臺(tái)階縱向推進(jìn)法布孔，邊坡用預(yù)裂爆破（圖布孔，邊坡用預(yù)裂爆破（圖7-4）。爆破時(shí)，主藥包必須控）。爆破時(shí)，主藥包必須控制好藥量。并對(duì)現(xiàn)有鐵路做好防護(hù)工作，防止爆破拋擲巖塊制好藥量。并對(duì)現(xiàn)有鐵路做好防護(hù)工作，防止爆破拋擲巖塊砸壞原有鐵路。如果上述方法對(duì)安全行車有影響，則需要預(yù)砸壞原有鐵路。如果上述方法對(duì)安全行車有影響，則需要預(yù)

23、先撥道或臨時(shí)改道。先撥道或臨時(shí)改道。圖圖7-4 復(fù)線擴(kuò)建路塹開挖法復(fù)線擴(kuò)建路塹開挖法邊邊坡坡預(yù)預(yù)裂裂孔孔既有鐵路既有鐵路2）全路塹開挖布孔方式）全路塹開挖布孔方式 全路塹開挖由于開挖斷面小，爆破易影響邊坡的穩(wěn)定性。全路塹開挖由于開挖斷面小，爆破易影響邊坡的穩(wěn)定性。最好采用縱向淺層開挖，每層深最好采用縱向淺層開挖，每層深68m左右。對(duì)于上層邊孔左右。對(duì)于上層邊孔可沿著邊坡布置傾斜孔進(jìn)行預(yù)裂爆破，下層靠邊坡的垂直孔可沿著邊坡布置傾斜孔進(jìn)行預(yù)裂爆破，下層靠邊坡的垂直孔深度應(yīng)控制在邊坡線以內(nèi)，如圖深度應(yīng)控制在邊坡線以內(nèi)，如圖7-5所示。若開挖斷面較大，所示。若開挖斷面較大，如雙線路塹，仍可采用單層開挖

24、，一般采用橫向臺(tái)階布孔法。如雙線路塹，仍可采用單層開挖，一般采用橫向臺(tái)階布孔法。圖圖7-5 7-5 單線全路塹分層開挖法單線全路塹分層開挖法邊坡邊坡預(yù)裂孔預(yù)裂孔 上層上層下層下層2、起爆順序、起爆順序 盡管深孔臺(tái)階爆破布孔方式只有方形、矩形和三角形，但盡管深孔臺(tái)階爆破布孔方式只有方形、矩形和三角形，但是起爆順序因爆破器材選擇、地形地勢(shì)變化和爆破技術(shù)人員是起爆順序因爆破器材選擇、地形地勢(shì)變化和爆破技術(shù)人員的習(xí)慣不同而豐富多樣、變化無窮。的習(xí)慣不同而豐富多樣、變化無窮。 歸納起來其基本形式有以下幾種：歸納起來其基本形式有以下幾種： （1）逐排起爆順序）逐排起爆順序 逐排起爆就是依照炮孔布置以一個(gè)臨

25、空自由面為首排，逐排起爆就是依照炮孔布置以一個(gè)臨空自由面為首排，依次按照爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)的起爆時(shí)差各排順序爆破依次按照爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)的起爆時(shí)差各排順序爆破（如圖（如圖7-6所所示）。示）。 主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)、施工簡(jiǎn)便，爆堆比較均勻、整齊，是最設(shè)計(jì)、施工簡(jiǎn)便，爆堆比較均勻、整齊，是最基本的一種起爆順序形式。基本的一種起爆順序形式。圖圖7-6 排間順序起爆排間順序起爆a-排間全區(qū)順序起爆；排間全區(qū)順序起爆；b-排間分區(qū)順序起爆排間分區(qū)順序起爆1234ab24681357（2）V字形起爆順序字形起爆順序 在多排炮孔中，以臺(tái)階臨空面中部為首段起爆，爾后按照在多排炮孔中，以臺(tái)階臨空面中部為首段起爆，爾

26、后按照V字形順序設(shè)計(jì)起爆時(shí)差順序起爆的方式，稱為字形順序設(shè)計(jì)起爆時(shí)差順序起爆的方式，稱為V字形順序字形順序起爆（如圖起爆（如圖7-7所示）。所示）。 該種起爆方式，先從爆區(qū)中部爆出一個(gè)的空間，改變后面該種起爆方式，先從爆區(qū)中部爆出一個(gè)的空間，改變后面起爆炮孔的最小抵抗線，為后段炮孔的爆破創(chuàng)造自由面。起爆炮孔的最小抵抗線，為后段炮孔的爆破創(chuàng)造自由面。 優(yōu)點(diǎn)：巖石向中間崩落，加強(qiáng)了碰撞和擠壓，有利于改善優(yōu)點(diǎn)：巖石向中間崩落，加強(qiáng)了碰撞和擠壓，有利于改善破碎質(zhì)量，也是最基本的一種起爆順序。由于碎塊向自由面破碎質(zhì)量，也是最基本的一種起爆順序。由于碎塊向自由面拋擲作用小，多用于擠壓爆破和掘溝爆破。拋擲作

27、用小，多用于擠壓爆破和掘溝爆破。 以前面兩種起爆順序?yàn)榛A(chǔ)，可以演變或衍生出其它的以前面兩種起爆順序?yàn)榛A(chǔ)，可以演變或衍生出其它的起爆順序，如梯形起爆順序、波浪式起爆順序和對(duì)角線起爆起爆順序，如梯形起爆順序、波浪式起爆順序和對(duì)角線起爆順序等。順序等。圖圖7-7 V字形順序起爆圖字形順序起爆圖432110987655678910（3）梯形起爆順序）梯形起爆順序 該種起爆順序?qū)嵸|(zhì)是該種起爆順序?qū)嵸|(zhì)是V字形起爆順序的變化，只是在首段字形起爆順序的變化，只是在首段起爆的炮孔數(shù)由一個(gè)變化成多個(gè)而已（如圖起爆的炮孔數(shù)由一個(gè)變化成多個(gè)而已（如圖7-8所示）。該所示）。該起爆順序具備起爆順序具備V字形起爆順序

28、的優(yōu)點(diǎn)，適用于路塹拉槽爆破。字形起爆順序的優(yōu)點(diǎn)，適用于路塹拉槽爆破。圖圖 7-8 梯形順序起爆梯形順序起爆987654321123456789（4）波浪式起爆順序）波浪式起爆順序 波浪式起爆順序?qū)嵸|(zhì)是逐排起爆順序與波浪式起爆順序?qū)嵸|(zhì)是逐排起爆順序與V字形起爆順序的字形起爆順序的結(jié)合，是在臨空面有多個(gè)小結(jié)合，是在臨空面有多個(gè)小V字形按照逐排起爆的順序向后字形按照逐排起爆的順序向后延伸，其爆破順序猶如波浪。其中相臨兩排孔對(duì)角相連，稱延伸，其爆破順序猶如波浪。其中相臨兩排孔對(duì)角相連，稱之為小波浪式；多排孔對(duì)角相連，稱之為大波浪式（之為小波浪式；多排孔對(duì)角相連，稱之為大波浪式（如圖如圖7-9所示）。所

29、示）。圖圖7-9 波浪式順序起爆波浪式順序起爆a-小波浪式；小波浪式；b-大波浪式大波浪式11111123455555552134545454111111ab（5）對(duì)角線順序起爆）對(duì)角線順序起爆 亦稱斜線起爆，是逐排起爆順序的變化，該種起爆順序首亦稱斜線起爆，是逐排起爆順序的變化，該種起爆順序首排起爆不是從臺(tái)階推進(jìn)方向臨空面開始，而是從爆區(qū)側(cè)翼開排起爆不是從臺(tái)階推進(jìn)方向臨空面開始，而是從爆區(qū)側(cè)翼開始，起爆的各排炮孔均與臺(tái)階坡頂線相斜交，為后爆炮孔相始，起爆的各排炮孔均與臺(tái)階坡頂線相斜交，為后爆炮孔相繼創(chuàng)造了新的自由面。其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了后沖，有利于下繼創(chuàng)造了新的自由面。其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了后沖，

30、有利于下一爆區(qū)的鉆爆工作，適用于開溝和橫向擠壓爆破（如圖一爆區(qū)的鉆爆工作，適用于開溝和橫向擠壓爆破（如圖7-10所示）。所示）。圖圖7-10 對(duì)角線順序起爆圖對(duì)角線順序起爆圖12345678910111213141516 雖然起爆順序方式多樣，但起爆順序的確定應(yīng)依據(jù)爆破地雖然起爆順序方式多樣，但起爆順序的確定應(yīng)依據(jù)爆破地形、地質(zhì)條件和爆破器材的種類、數(shù)量，以及施工人員技術(shù)形、地質(zhì)條件和爆破器材的種類、數(shù)量，以及施工人員技術(shù)水平等因素綜合考慮確定。水平等因素綜合考慮確定。7.1.5 爆破施工技術(shù)爆破施工技術(shù) 露天深孔爆破施工工藝包括定位、鉆孔、裝藥、堵塞、露天深孔爆破施工工藝包括定位、鉆孔、裝藥

31、、堵塞、敷設(shè)網(wǎng)路與起爆等。整個(gè)工藝過程的施工質(zhì)量將會(huì)直接影響敷設(shè)網(wǎng)路與起爆等。整個(gè)工藝過程的施工質(zhì)量將會(huì)直接影響爆破安全與效果。因此，每一道工序都必須遵守爆破安全與效果。因此，每一道工序都必須遵守爆破安全爆破安全規(guī)程規(guī)程、煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程以及相關(guān)操作技術(shù)規(guī)程的規(guī)定。以及相關(guān)操作技術(shù)規(guī)程的規(guī)定。 露天深孔臺(tái)階爆破施工工藝流程如圖露天深孔臺(tái)階爆破施工工藝流程如圖7-11所示。所示?？卓跇?biāo)孔口標(biāo)簽設(shè)置簽設(shè)置裝藥前裝藥前炮孔檢查炮孔檢查定位定位現(xiàn)場(chǎng)藥現(xiàn)場(chǎng)藥量核實(shí)量核實(shí)鉆孔鉆孔 敷設(shè)、敷設(shè)、連接網(wǎng)路連接網(wǎng)路裝藥裝藥爆后檢查爆后檢查起爆起爆堵塞堵塞圖圖7-11 深孔臺(tái)階爆破施工工藝流程圖深孔臺(tái)階爆

32、破施工工藝流程圖1、鉆孔、鉆孔 鉆孔前按照爆破設(shè)計(jì)圖在地面用白灰定出孔位，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)孔位、鉆孔前按照爆破設(shè)計(jì)圖在地面用白灰定出孔位，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)孔位、深度、傾角鉆孔；鉆孔的開孔口不要打成喇叭狀孔口；鉆孔偏斜誤差不深度、傾角鉆孔；鉆孔的開孔口不要打成喇叭狀孔口；鉆孔偏斜誤差不大于孔深的大于孔深的1%。2、 裝藥裝藥 裝藥方法：人工裝藥法和機(jī)械化裝藥法。裝藥方法：人工裝藥法和機(jī)械化裝藥法。 人工裝藥法勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝藥效率低，若在水孔裝藥會(huì)產(chǎn)生藥柱的人工裝藥法勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝藥效率低，若在水孔裝藥會(huì)產(chǎn)生藥柱的間斷不連續(xù)現(xiàn)象，影響炸藥的穩(wěn)定爆轟。因此，人工裝藥將逐漸為機(jī)械間斷不連續(xù)現(xiàn)象，影響炸藥的穩(wěn)定爆轟

33、。因此，人工裝藥將逐漸為機(jī)械化裝藥所代替?；b藥所代替。 裝藥前，仔細(xì)核對(duì)每個(gè)炮孔設(shè)計(jì)所裝藥量，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)炮孔裝藥前，仔細(xì)核對(duì)每個(gè)炮孔設(shè)計(jì)所裝藥量，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)炮孔的藥量進(jìn)行裝填。的藥量進(jìn)行裝填。 裝藥結(jié)構(gòu)在一般露天臺(tái)階爆破中通常采用單一連續(xù)裝藥的裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥結(jié)構(gòu)在一般露天臺(tái)階爆破中通常采用單一連續(xù)裝藥的裝藥結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)妆P夾制作用較大，或巖層巖性變化較大，或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，或其他當(dāng)?shù)妆P夾制作用較大，或巖層巖性變化較大，或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，或其他工程有特別要求時(shí)，宜采用特殊裝藥結(jié)構(gòu)。工程有特別要求時(shí)，宜采用特殊裝藥結(jié)構(gòu)。3、堵塞、堵塞 堵塞對(duì)于深孔爆破炸藥能量利用有直接影響，足夠的堵塞長(zhǎng)度和

34、良好堵塞對(duì)于深孔爆破炸藥能量利用有直接影響，足夠的堵塞長(zhǎng)度和良好的堵塞質(zhì)量有利于改善爆破效果，所以，深孔爆破的堵塞長(zhǎng)度應(yīng)滿足設(shè)的堵塞質(zhì)量有利于改善爆破效果，所以，深孔爆破的堵塞長(zhǎng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。堵塞材料采用鉆孔巖屑、砂或細(xì)石屑混合物，嚴(yán)禁使用石塊和計(jì)要求。堵塞材料采用鉆孔巖屑、砂或細(xì)石屑混合物，嚴(yán)禁使用石塊和易燃材料堵塞，影響堵塞質(zhì)量。易燃材料堵塞，影響堵塞質(zhì)量。4、爆破網(wǎng)路連接、爆破網(wǎng)路連接 要求網(wǎng)路連接人員必須了解整個(gè)爆破工程的設(shè)計(jì)意圖、具體的起爆順要求網(wǎng)路連接人員必須了解整個(gè)爆破工程的設(shè)計(jì)意圖、具體的起爆順序和能夠識(shí)別不同段別的起爆器材。序和能夠識(shí)別不同段別的起爆器材。 有電爆網(wǎng)路和非

35、電爆破網(wǎng)路之分。有電爆網(wǎng)路和非電爆破網(wǎng)路之分。5、起爆、起爆 起爆前，首先檢查起爆器是否完好正常；當(dāng)警戒完成后，才能將主線起爆前，首先檢查起爆器是否完好正常；當(dāng)警戒完成后，才能將主線與起爆器連接，并等候起爆命令。起爆后，及時(shí)切斷電源，將主線與起與起爆器連接，并等候起爆命令。起爆后，及時(shí)切斷電源，將主線與起爆器分離。爆器分離。 7.2 露天淺孔臺(tái)階爆破露天淺孔臺(tái)階爆破 露天淺孔臺(tái)階爆破與露天深孔臺(tái)階爆破，二者爆破基露天淺孔臺(tái)階爆破與露天深孔臺(tái)階爆破，二者爆破基本原理基本相同，都是以爆破漏斗理論作為理論基礎(chǔ)。工作本原理基本相同，都是以爆破漏斗理論作為理論基礎(chǔ)。工作面都是以不同高度的臺(tái)階推進(jìn)，只是孔

36、徑、孔深不同，爆破面都是以不同高度的臺(tái)階推進(jìn)，只是孔徑、孔深不同，爆破規(guī)模大小的區(qū)別。基于淺孔爆破相對(duì)技術(shù)要求簡(jiǎn)單，屬于一規(guī)模大小的區(qū)別。基于淺孔爆破相對(duì)技術(shù)要求簡(jiǎn)單，屬于一般土巖爆破范疇，這里就不做介紹。般土巖爆破范疇，這里就不做介紹。7.3 邊坡控制爆破邊坡控制爆破7.6 凍土爆破凍土爆破7.6.1 概述概述 按照凍土工程地質(zhì)勘察規(guī)范按照凍土工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50324-2001)，由凍土凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的，由凍土凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，我國凍土分為長(zhǎng)短，我國凍土分為多年凍土、隔年凍土多年凍土、隔年凍土和和季節(jié)凍土季節(jié)凍土。 多年凍土：按形成和存在的自然條件，分為多年凍土：按形成和存在

37、的自然條件，分為高緯度多年凍土高緯度多年凍土和和高海拔多年凍高海拔多年凍土土，它們主要分布在大小興安嶺、青藏高原和東西部高山地區(qū)。，它們主要分布在大小興安嶺、青藏高原和東西部高山地區(qū)。 季節(jié)凍土：主要分布在長(zhǎng)江流域以北、東北多年凍土南界以南和高海拔多年季節(jié)凍土：主要分布在長(zhǎng)江流域以北、東北多年凍土南界以南和高海拔多年凍土下界以下的廣大地區(qū)。凍土下界以下的廣大地區(qū)。 隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略部署的實(shí)施，在甘、青、新、藏、寧等廣大地區(qū)的隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略部署的實(shí)施，在甘、青、新、藏、寧等廣大地區(qū)的季節(jié)凍土和多年凍土將逐步成為建設(shè)的重點(diǎn)。多年凍土地區(qū)許多工程如房屋和季節(jié)凍土和多年凍土將逐步成為建設(shè)

38、的重點(diǎn)。多年凍土地區(qū)許多工程如房屋和道路鐵路地基建設(shè)、金礦煤礦的開發(fā)、油田油管的鋪設(shè)、水利水電建設(shè)以及軍道路鐵路地基建設(shè)、金礦煤礦的開發(fā)、油田油管的鋪設(shè)、水利水電建設(shè)以及軍事工程等都需要對(duì)凍土進(jìn)行開挖。事工程等都需要對(duì)凍土進(jìn)行開挖。鉆眼爆破法是開挖凍土的有效方法之一。鉆眼爆破法是開挖凍土的有效方法之一。 人工凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)冰，把天然巖土變成凍土，人工凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)冰，把天然巖土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與井筒或地下工程的聯(lián)系。增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與井筒或地下工程的聯(lián)系。7.6.2 凍土物理力學(xué)性質(zhì)凍土物理力學(xué)性質(zhì)1、凍

39、土的形成過程、凍土的形成過程 實(shí)驗(yàn)得出土中水結(jié)冰過程曲線，大致分為如下階段（實(shí)驗(yàn)得出土中水結(jié)冰過程曲線，大致分為如下階段（如圖）如圖）： (1) 冷卻段冷卻段 向土層傳遞冷量后，土體逐步降溫直至水的冰點(diǎn)。向土層傳遞冷量后，土體逐步降溫直至水的冰點(diǎn)。 (2) 過冷段過冷段 土體溫度降到土體溫度降到0以下，但自由水仍未結(jié)冰，產(chǎn)生水的過冷現(xiàn)以下，但自由水仍未結(jié)冰，產(chǎn)生水的過冷現(xiàn) 象。象。 (3) 溫度突變段溫度突變段 水過冷以后，一旦開始結(jié)晶，就會(huì)放出結(jié)晶潛熱，使溫水過冷以后，一旦開始結(jié)晶，就會(huì)放出結(jié)晶潛熱，使溫 度迅速上升。度迅速上升。 (4) 凍結(jié)段凍結(jié)段 溫度升至溫度升至0或其附近后穩(wěn)定下來，

40、土體孔隙中的水發(fā)生結(jié)冰或其附近后穩(wěn)定下來，土體孔隙中的水發(fā)生結(jié)冰 過程，使土顆粒膠結(jié)形成凍土。過程，使土顆粒膠結(jié)形成凍土。 (5) 凍土繼續(xù)冷卻段凍土繼續(xù)冷卻段 隨著溫度的降低，凍土強(qiáng)度逐漸增高。隨著溫度的降低，凍土強(qiáng)度逐漸增高。 在凍土的形成過程中，水變成冰的凍結(jié)段是重要的過程，它是使土的物理在凍土的形成過程中，水變成冰的凍結(jié)段是重要的過程，它是使土的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生質(zhì)變的過程，消耗冷量也最多。力學(xué)性質(zhì)發(fā)生質(zhì)變的過程，消耗冷量也最多。td53412420-2-4溫度溫度t t,40608020時(shí)間時(shí)間，min圖圖7-6-1土中水凍結(jié)過程曲線土中水凍結(jié)過程曲線2、凍土的內(nèi)部聯(lián)結(jié)作用、凍土的內(nèi)部

41、聯(lián)結(jié)作用 凍土是由固體礦物顆粒、粘塑性冰包裹體、未凍水和強(qiáng)結(jié)凍土是由固體礦物顆粒、粘塑性冰包裹體、未凍水和強(qiáng)結(jié)合水以及氣態(tài)包裹體組成。合水以及氣態(tài)包裹體組成。 凍土的形成過程，實(shí)質(zhì)是土中水結(jié)冰并將固體顆粒膠結(jié)凍土的形成過程，實(shí)質(zhì)是土中水結(jié)冰并將固體顆粒膠結(jié)成整體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生質(zhì)變的過程，也是消耗冷量最多成整體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生質(zhì)變的過程，也是消耗冷量最多過程。過程。由于凍土是一種復(fù)雜的四相體，所以凍土性質(zhì)比較復(fù)由于凍土是一種復(fù)雜的四相體，所以凍土性質(zhì)比較復(fù)雜。雜。 當(dāng)土體凍結(jié)時(shí)，并非所有的水都變成冰，土體的顆粒不同，未凍水當(dāng)土體凍結(jié)時(shí)，并非所有的水都變成冰，土體的顆粒不同，未凍水的含量就不

42、同。隨著負(fù)溫絕對(duì)值增加，未凍水的含量逐漸減小。土越分的含量就不同。隨著負(fù)溫絕對(duì)值增加，未凍水的含量逐漸減小。土越分散散(粘性越大粘性越大)，在一定的負(fù)溫下，其中所含的未凍水量越多。，在一定的負(fù)溫下，其中所含的未凍水量越多。 影響凍土性質(zhì)的主要因素是負(fù)溫變化，當(dāng)降低負(fù)溫時(shí)，改變了凍土影響凍土性質(zhì)的主要因素是負(fù)溫變化，當(dāng)降低負(fù)溫時(shí)，改變了凍土中未凍水的數(shù)量，也改變了未凍水的成分和性質(zhì)，當(dāng)然凍土的強(qiáng)度隨負(fù)中未凍水的數(shù)量，也改變了未凍水的成分和性質(zhì)，當(dāng)然凍土的強(qiáng)度隨負(fù)溫下降而增加。溫下降而增加。凍土作為一個(gè)完整的整體主要是由內(nèi)部聯(lián)結(jié)作用的結(jié)果。凍土作為一個(gè)完整的整體主要是由內(nèi)部聯(lián)結(jié)作用的結(jié)果。 是是土

43、礦物顆粒接觸處的純分子聯(lián)結(jié)作用土礦物顆粒接觸處的純分子聯(lián)結(jié)作用(范德瓦爾斯范德瓦爾斯倫敦力倫敦力)，其值，其值決定于礦物顆粒之間直接接觸面積、粒間距離、顆粒的可壓密性和物理決定于礦物顆粒之間直接接觸面積、粒間距離、顆粒的可壓密性和物理化學(xué)性質(zhì)；化學(xué)性質(zhì)； 是是冰膠結(jié)聯(lián)結(jié)作用，它幾乎完全制約了凍土的強(qiáng)度與變形性質(zhì)，但又冰膠結(jié)聯(lián)結(jié)作用，它幾乎完全制約了凍土的強(qiáng)度與變形性質(zhì)，但又受負(fù)溫、總含冰量、粒度等的影響；受負(fù)溫、總含冰量、粒度等的影響； 是是結(jié)構(gòu)構(gòu)造聯(lián)結(jié)作用，它取決于凍土的形成條件及隨后存在的條件。結(jié)構(gòu)構(gòu)造聯(lián)結(jié)作用，它取決于凍土的形成條件及隨后存在的條件。凍土的不均勻性越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)缺陷就越多，結(jié)

44、構(gòu)單元和整個(gè)凍土的強(qiáng)度就凍土的不均勻性越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)缺陷就越多，結(jié)構(gòu)單元和整個(gè)凍土的強(qiáng)度就越低。越低。 由于凍土的組構(gòu)非常復(fù)雜，這三種作用是互相存在的，從由于凍土的組構(gòu)非常復(fù)雜，這三種作用是互相存在的，從而凍土的變形性能較復(fù)雜。而凍土的變形性能較復(fù)雜。3、凍土強(qiáng)度、凍土強(qiáng)度 1）凍土的抗壓強(qiáng)度）凍土的抗壓強(qiáng)度 (1)溫度對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度的影響溫度對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度的影響 實(shí)驗(yàn)表明，凍土抗壓強(qiáng)度隨凍土溫度的降低而增大，主要是因?yàn)闇貙?shí)驗(yàn)表明，凍土抗壓強(qiáng)度隨凍土溫度的降低而增大，主要是因?yàn)闇囟冉档蛯?dǎo)致凍土中未凍水含量減少，相對(duì)含冰量增加，使巖土顆粒間的度降低導(dǎo)致凍土中未凍水含量減少，相對(duì)含冰量增加，使巖土顆粒

45、間的膠結(jié)力加強(qiáng)。國內(nèi)外學(xué)者均認(rèn)為，在一定的溫度范圍內(nèi)，凍土抗壓強(qiáng)度膠結(jié)力加強(qiáng)。國內(nèi)外學(xué)者均認(rèn)為，在一定的溫度范圍內(nèi)，凍土抗壓強(qiáng)度與負(fù)溫絕對(duì)值呈線性關(guān)系。前蘇聯(lián)學(xué)者建議采用下面兩個(gè)公式計(jì)算飽和與負(fù)溫絕對(duì)值呈線性關(guān)系。前蘇聯(lián)學(xué)者建議采用下面兩個(gè)公式計(jì)算飽和凍砂土的極限抗壓強(qiáng)度：凍砂土的極限抗壓強(qiáng)度： 或或 式中式中 凍土抗壓強(qiáng)度，凍土抗壓強(qiáng)度，MPa； t凍土溫度，取負(fù)溫絕對(duì)值，凍土溫度，取負(fù)溫絕對(duì)值，。20.0151.0791.961tt 0.7851.961t（2）含水量對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度的影響）含水量對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度的影響 實(shí)驗(yàn)證明，巖土中的含水量對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度影響甚大。當(dāng)巖土中含水量實(shí)驗(yàn)證明，巖

46、土中的含水量對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度影響甚大。當(dāng)巖土中含水量未達(dá)飽和之前，凍土抗壓強(qiáng)度隨含水量增加而提高，但當(dāng)含水量達(dá)飽和之未達(dá)飽和之前，凍土抗壓強(qiáng)度隨含水量增加而提高，但當(dāng)含水量達(dá)飽和之后，含水量增加時(shí)，凍土抗壓強(qiáng)度反而降低。后，含水量增加時(shí)，凍土抗壓強(qiáng)度反而降低。（3）巖土類型）巖土類型(顆粒顆粒)對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度的影響對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度的影響 巖土礦物成分對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度影響甚小，而巖土顆粒則影響顯著。實(shí)踐巖土礦物成分對(duì)凍土抗壓強(qiáng)度影響甚小，而巖土顆粒則影響顯著。實(shí)踐證明，巖土顆粒越大，在相同凍結(jié)溫度的條件下，其抗壓強(qiáng)度就越大，在證明，巖土顆粒越大，在相同凍結(jié)溫度的條件下，其抗壓強(qiáng)度就越大，在常見的巖土如

47、礫石、砂土、粘土中，凍礫石土抗壓強(qiáng)度最大，其次為凍砂常見的巖土如礫石、砂土、粘土中，凍礫石土抗壓強(qiáng)度最大，其次為凍砂土，再次是凍粘土。土，再次是凍粘土。 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，凍結(jié)砂土在受壓時(shí)，沿上直徑和下直徑產(chǎn)生一條斜縫，沿斜實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，凍結(jié)砂土在受壓時(shí)，沿上直徑和下直徑產(chǎn)生一條斜縫，沿斜截面發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)而破壞。這說明凍結(jié)砂的壓縮破壞是因?yàn)槌^了凍砂的抗剪強(qiáng)度截面發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)而破壞。這說明凍結(jié)砂的壓縮破壞是因?yàn)槌^了凍砂的抗剪強(qiáng)度而造成的，凍砂已接近于脆性材料，或者說，凍砂隨負(fù)溫的降低，脆性越來越明顯。而造成的，凍砂已接近于脆性材料，或者說，凍砂隨負(fù)溫的降低，脆性越來越明顯。凍結(jié)粘土也具有這一

48、現(xiàn)象，但沒有凍結(jié)砂土顯著。凍結(jié)粘土也具有這一現(xiàn)象，但沒有凍結(jié)砂土顯著。2）凍土抗拉強(qiáng)度）凍土抗拉強(qiáng)度 凍土抗拉強(qiáng)度指凍土所能承受的最大拉應(yīng)力。凍土抗拉強(qiáng)度指凍土所能承受的最大拉應(yīng)力。 影響抗拉強(qiáng)度的因素基本相同于凍土抗壓強(qiáng)度的因素，但影響抗拉強(qiáng)度的因素基本相同于凍土抗壓強(qiáng)度的因素，但抗拉伸蠕變也有其重要特點(diǎn)，其中首先是破壞性質(zhì)，如果壓抗拉伸蠕變也有其重要特點(diǎn)，其中首先是破壞性質(zhì)，如果壓縮試驗(yàn)中既可發(fā)生脆性破壞，也可發(fā)生延性破壞，對(duì)凍土抗縮試驗(yàn)中既可發(fā)生脆性破壞，也可發(fā)生延性破壞，對(duì)凍土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，無論溫度高還是溫度低，也不管快速加荷還是拉強(qiáng)度試驗(yàn)，無論溫度高還是溫度低，也不管快速加荷還是慢速

49、加荷，都是脆性破壞。慢速加荷，都是脆性破壞。 抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小5080。瞬時(shí)抗拉強(qiáng)度比長(zhǎng)期抗瞬時(shí)抗拉強(qiáng)度比長(zhǎng)期抗拉強(qiáng)度高出拉強(qiáng)度高出1216倍。倍。凍結(jié)粘性土的長(zhǎng)期抗拉強(qiáng)度大于凍結(jié)凍結(jié)粘性土的長(zhǎng)期抗拉強(qiáng)度大于凍結(jié)砂土的長(zhǎng)期抗拉強(qiáng)度。這是因?yàn)?，在壓縮時(shí)礦物顆粒間距減砂土的長(zhǎng)期抗拉強(qiáng)度。這是因?yàn)?，在壓縮時(shí)礦物顆粒間距減少，相互接觸數(shù)量增加，而在拉伸時(shí)其距離增加，從而其接少，相互接觸數(shù)量增加，而在拉伸時(shí)其距離增加，從而其接觸數(shù)量減小。觸數(shù)量減小。3)3)凍土抗剪強(qiáng)度凍土抗剪強(qiáng)度 試驗(yàn)表明，當(dāng)正應(yīng)力小于試驗(yàn)表明，當(dāng)正應(yīng)力小于10MPa時(shí)，凍土之抗剪強(qiáng)度可時(shí)，凍土之抗剪強(qiáng)度可用庫

50、倫表達(dá)式描述：用庫倫表達(dá)式描述： 式中式中 凍土的抗剪強(qiáng)度，凍土的抗剪強(qiáng)度，MPa； c 凍土的粘結(jié)力，凍土的粘結(jié)力，MPa； 正應(yīng)力，正應(yīng)力，MPa； 凍土的內(nèi)摩擦角。凍土的內(nèi)摩擦角。tgc 凍土抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系，如圖凍土抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系，如圖7-6-2所示所示 。影響。影響因素甚多，如與凍土性質(zhì)、凍土溫度、加載速度等有關(guān)，當(dāng)因素甚多，如與凍土性質(zhì)、凍土溫度、加載速度等有關(guān)，當(dāng)凍土溫度相同時(shí)，凍砂土較凍粘土的抗剪強(qiáng)度高。凍土的粘凍土溫度相同時(shí)，凍砂土較凍粘土的抗剪強(qiáng)度高。凍土的粘結(jié)力與凍土溫度的絕對(duì)值成線性關(guān)系。結(jié)力與凍土溫度的絕對(duì)值成線性關(guān)系。圖圖7-6-2凍土的抗剪強(qiáng)度與

51、抗壓強(qiáng)度的關(guān)系凍土的抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系04812162610-15-8凍砂土凍砂土，MPa抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度()MPa4、凍土的變形特性、凍土的變形特性 由于凍土中冰和未凍水的存在，凍土具有明顯的流變特征。由于凍土中冰和未凍水的存在，凍土具有明顯的流變特征。所謂流變性所謂流變性即當(dāng)凍土在恒載作用下，其變形隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增即當(dāng)凍土在恒載作用下，其變形隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，且沒有明顯的破壞特征。大，且沒有明顯的破壞特征。 1）本構(gòu)關(guān)系）本構(gòu)關(guān)系 國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)凍土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)凍土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 進(jìn)行了大量研究，如圖進(jìn)行了大量研究，如圖7-6-3所示，認(rèn)為所示，認(rèn)為 其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

52、可用下式表示：其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可用下式表示： 式中式中 應(yīng)力，應(yīng)力，MPa； A可變模量，可變模量，MPa； 應(yīng)變，；應(yīng)變，； m強(qiáng)化系數(shù)。強(qiáng)化系數(shù)。mAt=10mint=30minMPa，%123t=1ht=6h041216208凍粘土凍粘土8t=3h圖圖7-6-3 凍土的應(yīng)力應(yīng)變（凍土的應(yīng)力應(yīng)變（）曲線）曲線2）蠕變性）蠕變性 凍土的蠕變性是指凍土在應(yīng)力不變時(shí)，應(yīng)變隨時(shí)間變化的凍土的蠕變性是指凍土在應(yīng)力不變時(shí)，應(yīng)變隨時(shí)間變化的性質(zhì)。圖性質(zhì)。圖7-6-4是一組凍細(xì)砂土的蠕變曲線。試驗(yàn)條件為是一組凍細(xì)砂土的蠕變曲線。試驗(yàn)條件為10，應(yīng)力，應(yīng)力 =2.1 4.4MPa，歷時(shí)，歷時(shí)20h?？v坐標(biāo)為應(yīng)

53、變，?？v坐標(biāo)為應(yīng)變， 橫橫坐標(biāo)為時(shí)間。坐標(biāo)為時(shí)間?，F(xiàn)以現(xiàn)以 =3MPa的蠕變曲線進(jìn)行分析。的蠕變曲線進(jìn)行分析。 =3.5 =5.4 =4.4t，h =3.1 =3.0 =2.7 =2.4 =2.1 A510152025DCB20151050凍細(xì)砂土凍細(xì)砂土-10-10 ，MPa % =3.6constdtd圖圖7-6-4凍土蠕變曲線凍土蠕變曲線 0）凍土受力后，首先發(fā)生瞬時(shí)的彈性和塑性變形凍土受力后，首先發(fā)生瞬時(shí)的彈性和塑性變形(OA段段)，之，之 后后進(jìn)入蠕變進(jìn)入蠕變階段；階段； 1）不穩(wěn)定蠕變）不穩(wěn)定蠕變(彈性蠕變彈性蠕變)階段階段(AB)，其變形速度，逐漸衰減；，其變形速度，逐漸衰減；

54、2）穩(wěn)定蠕變）穩(wěn)定蠕變(粘塑性流變粘塑性流變)階段階段(BC)，其變形速度為常數(shù)，其變形速度為常數(shù); 3）蠕變強(qiáng)化）蠕變強(qiáng)化(流變速度增大流變速度增大)階段階段(CD)，其變形速度，逐漸增，其變形速度，逐漸增 大，直到最后產(chǎn)生脆性破壞大，直到最后產(chǎn)生脆性破壞(砂土類巖土砂土類巖土)或塑性流動(dòng)或塑性流動(dòng)(粘土粘土 類巖土類巖土)。7.6.3 凍土爆破試驗(yàn)與爆破參數(shù)凍土爆破試驗(yàn)與爆破參數(shù)1、凍土爆破模型試驗(yàn)、凍土爆破模型試驗(yàn) 1）凍土爆破漏斗理論）凍土爆破漏斗理論 利文斯頓爆破漏斗理論是以能量平衡為基礎(chǔ)的巖石破碎利文斯頓爆破漏斗理論是以能量平衡為基礎(chǔ)的巖石破碎爆破漏斗理論。在同種固體介質(zhì)中埋置一定

55、的炸藥，由于埋爆破漏斗理論。在同種固體介質(zhì)中埋置一定的炸藥，由于埋置深度的改變，產(chǎn)生不同的爆破漏斗。根據(jù)利文斯頓爆破漏置深度的改變，產(chǎn)生不同的爆破漏斗。根據(jù)利文斯頓爆破漏斗理論，斗理論， , 令令 ，得到：，得到： 式中式中 Lc臨界深度，臨界深度，m； Eb形變能系數(shù)，形變能系數(shù)，mkg-1/3； Q裝藥量，裝藥量，kg； 0最佳深度比；最佳深度比； L0最佳深度，最佳深度，m。3/1QELbccLL /003/ 100QELb 在介質(zhì)和炸藥種類一定情況下，隨著藥量在介質(zhì)和炸藥種類一定情況下，隨著藥量Q值的改值的改變，臨界深度變，臨界深度Lc隨著變化，而形變能系數(shù)隨著變化，而形變能系數(shù)Eb是

56、個(gè)定值。是個(gè)定值。 當(dāng)單位藥量時(shí)，當(dāng)單位藥量時(shí)，Lc=Eb。 對(duì)堅(jiān)韌難爆介質(zhì)，對(duì)堅(jiān)韌難爆介質(zhì)，Lc較小，較小，Eb值也??；值也小； 對(duì)脆性易爆介質(zhì)，對(duì)脆性易爆介質(zhì)，Lc較大，較大，Eb值也大。值也大。 因此，可用因此，可用Eb值大小來比較凍土爆破的難易程度。值大小來比較凍土爆破的難易程度。 試驗(yàn)表明，試驗(yàn)表明，凍結(jié)粘土較凍結(jié)砂土難爆。凍結(jié)粘土較凍結(jié)砂土難爆。2、多年凍土與季節(jié)凍土爆破方法、多年凍土與季節(jié)凍土爆破方法 凍土爆破的裝藥參數(shù)可根據(jù)凍土層深度不同而不同。當(dāng)凍凍土爆破的裝藥參數(shù)可根據(jù)凍土層深度不同而不同。當(dāng)凍土層厚度不足土層厚度不足1m時(shí)，在凍土層以下放置藥包進(jìn)行爆破。把炸時(shí)，在凍土層以

57、下放置藥包進(jìn)行爆破。把炸藥放在凍土層之下，爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力向上作用于凍土層并藥放在凍土層之下，爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力向上作用于凍土層并使其破裂，由于炸藥是放在不凍土層內(nèi)，所需藥量比較大，使其破裂，由于炸藥是放在不凍土層內(nèi)，所需藥量比較大，爆破參數(shù)如表爆破參數(shù)如表7-6-1所示。所示。凍土層厚度凍土層厚度(m)(m)藥包埋深藥包埋深(m)(m)炮孔間距炮孔間距(m)(m)單孔藥量單孔藥量(kg)(kg)0.30.30.50.50.80.80.150.150.50.50.70.71.11.10.250.250.70.70.90.91.51.50.500.501.01.01.41.42.02.01.001

58、.00表表7-6-1 凍土層下裝藥爆破參數(shù)凍土層下裝藥爆破參數(shù) 當(dāng)凍土層厚度超過當(dāng)凍土層厚度超過1m，在凍土層下裝藥爆破不易破碎凍，在凍土層下裝藥爆破不易破碎凍土層，宜將藥包放在凍土層中爆破，單孔裝藥量不超過土層，宜將藥包放在凍土層中爆破，單孔裝藥量不超過2kg時(shí)，每孔作一個(gè)延時(shí)段起爆；單孔裝藥量超過時(shí)，每孔作一個(gè)延時(shí)段起爆；單孔裝藥量超過2kg時(shí)，孔內(nèi)時(shí)，孔內(nèi)分上下兩層裝藥，每孔分二個(gè)延時(shí)段起爆，上層先爆，下層分上下兩層裝藥，每孔分二個(gè)延時(shí)段起爆，上層先爆，下層后爆。超過后爆。超過1m厚的凍土層的爆破參數(shù)如表厚的凍土層的爆破參數(shù)如表7-6-2所示。所示。凍土層厚度凍土層厚度/ m/ m藥包埋

59、深藥包埋深/ m/ m炮孔間距炮孔間距/ m/ m最小抵抗線最小抵抗線/ m/ m單孔藥量單孔藥量/ kg/ kg1.21.21.01.01.21.20.90.90.450.451.41.41.21.21.41.41.21.20.80.81.61.61.41.41.81.81.51.51.41.41.81.81.61.62.02.01.71.72.02.02.02.01.81.82.02.01.81.82.52.52.42.42.12.12.02.02.02.03.23.22.82.82.52.52.02.02.02.03.93.9表表7-6-2 深層凍土爆破參數(shù)表深層凍土爆破參數(shù)表 對(duì)開挖凍土方量較小、地形較復(fù)雜的工地，可采用淺孔爆對(duì)開挖凍土方量較小、地形較復(fù)雜的工地，可采用淺孔爆破；對(duì)開挖凍土方量比較集中、開挖臺(tái)階高度大于破；對(duì)開挖凍土方量比較集中、開挖臺(tái)階高度大于5m的工地，的工地，可采用深孔爆破和深孔藥壺爆破。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不可采用深孔爆破和深孔藥壺爆破。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不同地質(zhì)條件下的單位耗藥量如表同地質(zhì)條件下的單位耗藥量如表7-6-3所示，對(duì)具體某一地層所示，對(duì)具體某一地層的凍土爆破，建議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)爆破漏斗試驗(yàn)以確定單位炸藥消的凍土爆破，建議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)爆破漏斗