本發(fā)明屬于水下巖塞爆破工程中的巖塞體爆破方法，適用于水利水電工程取水口、引水工程取水口的水下巖塞爆破工程，也適用于潛艇地下機庫通道采用水下巖塞爆破的工程
背景技術：
：水下巖塞爆破是一種水下控制爆破技術，在已建水庫或天然湖泊中取水、發(fā)電、灌溉供水和泄洪時，為修建隧洞的取水口，避免在深水中建造圍堰，采用巖塞爆破是一種經(jīng)濟而有效的方法。目前，傳統(tǒng)的大洞徑水下巖塞爆破多采用分散型藥室、逐層起爆方法，如單層王字型和多層分散型藥室分布形式，傳統(tǒng)的分散型藥室方案存在著如下問題：(1)爆破震動大，各個藥室主次不明確，藥量大的藥室距離輪廓線近，爆破震動破壞影響大，不利于被保留巖體的保護，不利于附近已有建筑物的安全。(2)夾制作用明顯，前序藥室不能給后續(xù)藥室提供完整且足夠大的臨空面，夾制作用貫穿整個爆破過程，不利于爆通與成型。(3)巖塞體殘留，爆破后，容易造成巖塞腔體內(nèi)有部分巖石沒有爆除，形成殘留，影響過水流量。(4)開口形狀和尺寸不易保證，由于藥室布置格局沒有與設計巖塞口的形狀相匹配，僅靠預裂來限制輪廓，在強大的爆破力作用下往往達不到預期目的，超欠挖情況出現(xiàn)的概率較高。因此，鑒于目前藥室布置和起爆方法對于水下巖塞爆破的重要性，研究探討更有利于減少爆破震動、削弱夾制作用、保證開口形狀和尺寸、有利于克服淤泥和水的影響、有利于巖塞安全爆通，有利于爆破巖渣的集渣和下泄的新型藥室布置和起爆方法已成為設計和科研人員迫切需要解決的問題。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種水下巖塞爆破陀螺分布式藥室法，以解決爆破震動大、夾制作用明顯、巖塞體殘留和開口形狀和尺寸不易保證的問題。本發(fā)明采取的技術方案是：包括下列步驟：(一)在巖塞周邊按巖塞體尺寸的要求鉆預裂孔；(二)陀螺平面π位置擬定；(1)以巖塞軸線作為陀螺軸線，假設在巖塞軸線與陀螺平面交點z處布置一中心藥包，計算兩個方向抵抗線的比值w’下/w’上，并以此確定中心藥包位置，亦即陀螺平面π位置，w’下/w’上在1.1～1.5范圍內(nèi)選取，巖塞上口有深水或厚淤泥覆蓋時應取大值；(2)巖塞厚度h已知，由h＝w’上+w’下，由此確定陀螺平面位置；(三)陀螺軸線上部藥包z上、下部藥包z下位置與藥量計算(1)為使z處藥包爆破作用對象明確，將z處藥包沿巖塞軸線分為陀螺平面圓上部藥包z上和下部藥包z下，兩個藥包主要任務是完成巖塞的上開口和下開口，同時也為其它藥包爆破創(chuàng)造臨空條件；(2)分成的上部藥包z上、下部藥包z下，其間距h為巖塞厚度h的1/4～1/3；(3)上部藥包z上、下部藥包z下的最小抵抗線分別用w上、w下表示，w下/w上在1.1～1.5范圍內(nèi)，巖塞上部有深水或厚淤泥取1.5；(4)選取爆破作用指數(shù)n，n的范圍為1.25～2.0；(5)由鮑列斯可夫藥量計算公式：q＝kw3f(n)，得上部藥包z上、下部藥包z下兩個藥包藥量計算式分別為：兩個藥包藥量平衡：q上＝q下，有：經(jīng)過整理得：w下/w上的計算式(1)，經(jīng)公式(1)計算的w下/w上仍需要滿足1.1～1.5范圍；式中：w上、w下——上部藥包、下部藥包最小抵抗線(m)；n上、n下——上部藥包、下部藥包的爆破作用指數(shù)，按照步驟4)選取；f(n上)、f(n下)——上部藥包、下部藥包的爆破指數(shù)：k上、k下——上部藥包、下部藥包的巖石單位耗藥量，統(tǒng)稱單耗k,kg/m3；單耗k可通過以下方法選取：取按下述方法確定的各巖石單位耗藥量k的算術平均值作為本塞體巖石的單位耗藥量k：①根據(jù)巖石級別參照經(jīng)驗公式(2)計算：k＝0.8+0.085n(2)式中：k——巖石單位耗藥量(kg/m3)；n——巖石級別(按16級分級)。②根據(jù)巖石的容重按經(jīng)驗公式(3)計算：式中：k——巖石單位耗藥量(kg/m3)；γ——巖石容重(kg/m3)；③通過現(xiàn)場標準拋擲爆破漏斗試驗確定；(四)陀螺平面藥包y1～ym位置布置與藥量計算(1)在陀螺平面內(nèi)，相鄰陀螺平面藥包之間的圓心角θ＝360°/m，陀螺平面藥包數(shù)量m應滿足相鄰藥包之間最小間距要求；(2)陀螺平面藥包的位置應關于過陀螺軸線的鉛垂面ω對稱布置，(3)單耗k的計算，取按下述方法確定的各巖石單位耗藥量k的算術平均值作為本塞體巖石的單位耗藥量k：1)根據(jù)巖石級別參照經(jīng)驗公式(2)計算；2)根據(jù)巖石的容重按經(jīng)驗公式(3)計算；3)通過現(xiàn)場標準拋擲爆破漏斗試驗確定，(4)藥包與巖塞側向邊界或預裂面距離ρ，ρ由下式(4)計算：ρ＝rc+0.7b(4)式中：b——藥室寬度m，取0.8m；rc——壓縮圈半徑m，壓縮圈半徑計算公式(5)如下：式中：μ——巖石壓縮系數(shù)，根據(jù)巖石等級查有關文獻或規(guī)范得到；δ——炸藥密度，根據(jù)藥包質(zhì)量和體積即可計算出其密度，kg/m3；q——藥包藥量kg，藥量計算公式(6)如下：q＝kw3f(n)(6)式中：q——藥包藥量kg；k——標準拋擲爆破單位耗藥量kg/m3，其計算方法與步驟(三)的(5)相同；w——最小抵抗線，m，由設計圖紙實際量得；n——爆破作用指數(shù)；f(n)——爆破作用指數(shù)函數(shù)，其計算公式(7)如下：f(n)＝0.4+0.6n3(7)(5)將公式(7)代入(6)再代入(5)整理后得：上式μ、k、δ、n一定時，壓縮圈半徑rc僅與最小抵抗線w有關，據(jù)此可以初步估算rc的值，一般取w＝0.45h估算rc值，以便確定各陀螺平面藥包與邊線的距離ρ；(五)陀螺分布式藥室布置最終確定(1)相鄰陀螺平面藥包間距a計算，水下巖塞爆破條件下，為確保爆通及考慮巖石的夾制作用，相鄰陀螺平面藥包間距a應采用下式(9)計算:式中：a——藥包間距(m)；wcp——相鄰藥包的平均最小抵抗線(m)；f(ncp)——相鄰藥包的平均爆破作用指數(shù)函數(shù)；(2)爆破漏斗破裂范圍復核計算，為坡面爆破漏斗示意圖，上破裂半徑r＇和下破裂半徑r計算公式(10)、(11)如下：式中：r＇——上爆破漏斗半徑(m)；r——下爆破漏斗半徑(m)；β——考慮地形地質(zhì)條件系數(shù)；(3)漏斗開口應滿足設計過流開口要求，開口大小主要由z上藥包決定：ab應大于滿足過流要求的開口；其中，點a為上破裂半徑與坡面交點，點b為下破裂半徑與坡面交點，點o為藥包中心點，ab為爆破漏斗開口尺寸，m為直線ab上的點，且om垂直ab,om的長度等于最小抵抗線w；(4)藥室的布置是一個循環(huán)設計過程；(六)藥室和施工通道1)藥室中心應與計算藥包中心重合，其尺寸應考慮炸藥裝填體積；2)藥室開挖及裝藥施工通道，將陀螺平面與巖塞軸線交點作為分界點，分界點及以上藥室共用一個通道，分界點以下共用一個通道。整個巖塞藥室分成上部和下部兩個施工通道區(qū)；3)施工通道在滿足施工條件下，斷面尺寸應盡量小，一般寬度80～100cm，高度120～150cm；4)為提高爆破效果，軸線上的兩個藥室z上、z下之間不應直接設置通道相連；5)各藥室裝藥、聯(lián)網(wǎng)、堵塞、回填、灌漿，之后等強，一般等強3～5天；(七)爆破順序及起爆時間間隔(1)先起爆預裂孔，預裂孔全部爆破完成之后，再同時起爆陀螺軸線藥室中的上部藥包z上、下部藥包z下，起爆完成后，巖塞已經(jīng)形成上開口和下開口，并初步形成通道和為陀螺平面內(nèi)藥室爆破創(chuàng)造了臨空面；(2)接著按高程從上至下，分段起爆陀螺平面內(nèi)各藥室；(3)分段起爆時間間隔，分段起爆時間間隔按下式計算：式中：t——分段時間間隔(s)；a——系數(shù)，取0.0021。本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明藥室布置層次分明，各藥室相互關系清楚，爆破機理和作用對象明確，結構簡單，容易掌握；(1)主爆破藥室位于巖塞中間，且遠離輪廓線，減少爆破震動破壞影響，有利于巖塞圍巖穩(wěn)定，有利于工程安全；(2)主爆破藥室位于巖塞中間靠近庫區(qū)，有利于克服淤泥和水的影響，有利于巖塞安全爆通；(3)先行起爆巖塞軸線上的兩個藥室，有利于爆破巖渣的集渣和下泄，防止淤堵；(4)周圈藥室在軸線上藥室之后起爆，使之作用方向向著巖塞體軸線方向，有利于保護巖塞輪廓線外的保留巖體，避免超挖，避免出現(xiàn)工程隱患；(5)周圈藥室由上到下分層起爆，爆破作用方向明確，減少夾制影響，減少圍巖體的振動。本發(fā)明應用前景廣闊，填補了大型水下巖塞爆破集中藥包布置理論與實踐的空白，是水下巖塞爆破藥室布置的新突破，對于水下巖塞爆破設計與施工具有明顯的實際應用意義，本發(fā)明適用于所有大型水下巖塞爆破，尤其是深水厚淤積高密度覆蓋條件下的巖塞爆破，本發(fā)明為采用巖塞爆破修建取水口的水電站機組擴容，城鄉(xiāng)調(diào)水，水庫和江河湖泊的排淤減淤，生態(tài)環(huán)境保護等提供了強有力的技術支撐，具有廣泛深遠的社會意義。附圖說明圖1是本發(fā)明陀螺分布式藥室結構示意圖；圖2是本發(fā)明陀螺平面位置示意圖；圖3是本發(fā)明陀螺軸線藥包位置示意圖；圖4是本發(fā)明陀螺平面關于過陀螺軸線的鉛垂面ω對稱示意圖；圖5是本發(fā)明陀螺平面與側向邊界距離示意圖；圖6是本發(fā)明上部藥包爆破漏斗示意圖；圖7是本發(fā)明實例1陀螺平面內(nèi)各藥包圓周布置示意圖；圖8是本發(fā)明實例1爆破后巖塞口處淤積覆蓋物地形圖。具體實施方式包括下列步驟：(一)在巖塞周邊按巖塞體尺寸的要求鉆預裂孔；在巖塞體爆破之前，首先進行預裂爆破，使巖塞所處的使巖塞所處的巖體被預裂面切割成孤立的巖塞體，巖體預裂爆破技術有關文獻報道很多，在此不做贅述；(二)陀螺平面π位置擬定；(1)以巖塞軸線作為陀螺軸線，假設在巖塞軸線與陀螺平面交點z處布置一中心藥包，計算兩個方向抵抗線的比值w’下/w’上，并以此確定中心藥包位置，亦即陀螺平面位置，w’下/w’上在1.1～1.5范圍內(nèi)選取，巖塞上口有深水或厚淤泥覆蓋時應取大值；(2)巖塞厚度h已知，由h＝w’上+w’下，由此確定陀螺平面位置，陀螺平面位置如圖2所示；(三)陀螺軸線上部藥包z上、下部藥包z下位置與藥量計算(1)為使z處藥包爆破作用對象明確，將z處藥包沿巖塞軸線分為陀螺平面圓上部藥包z上和下部藥包z下，兩個藥包主要任務是完成巖塞的上開口和下開口，同時也為其它藥包爆破創(chuàng)造臨空條件；(2)分成的上部藥包z上、下部藥包z下，其間距h為巖塞厚度h的1/4～1/3；陀螺軸線藥包z上、z下位置如圖3所示；(3)上部藥包z上、下部藥包z下的最小抵抗線分別用w上、w下表示，w下/w上在1.1～1.5范圍內(nèi)，巖塞上部有深水或厚淤泥取大值；(4)選取爆破作用指數(shù)n，對于水下巖塞爆破的n值選擇，一般仍然以陸地拋擲爆破條件選用，在考慮地表坡度和開口尺寸時，應考慮巖塞上覆水深和淤積物的厚度，n的范圍為1.25～2.0；(5)通過爆破參數(shù)(單耗k、抵抗線w、爆破作用指數(shù)函數(shù)f(n))計算的兩個藥包的藥量應符合平衡原則；由鮑列斯可夫藥量計算公式：q＝kw3f(n)，得上部藥包z上、下部藥包z下兩個藥包藥量計算式分別為：兩個藥包藥量平衡：q上＝q下，有：經(jīng)過整理得：w下/w上的計算式(1)，經(jīng)公式(1)計算的w下/w上仍需要滿足1.1～1.5范圍；式中：w上、w下——上部藥包、下部藥包最小抵抗線(m)；n上、n下——上部藥包、下部藥包的爆破作用指數(shù)，按照步驟4)選取；f(n上)、f(n下)——上部藥包、下部藥包的爆破指數(shù)：k上、k下——上部藥包、下部藥包的巖石單位耗藥量，簡稱單耗(kg/m3)；單耗k可通過以下方法選?。?從權)取按下述方法確定的各巖石單位耗藥量k的算術平均值作為本塞體巖石的單位耗藥量k：①根據(jù)巖石級別參照經(jīng)驗公式(2)計算：k＝0.8+0.085n(2)式中：k——巖石單位耗藥量(kg/m3)；n——巖石級別(按16級分級)；②根據(jù)巖石的容重按經(jīng)驗公式(3)計算：式中：k——巖石單位耗藥量(kg/m3)；γ——巖石容重(kg/m3)；③通過現(xiàn)場標準拋擲爆破漏斗試驗確定，其試驗方法有關文獻有介紹和報道。(四)陀螺平面藥包y1～ym位置布置與藥量計算(1)在陀螺平面內(nèi)，相鄰陀螺平面藥包之間的圓心角θ＝360°/m，可根據(jù)工程實際情況進行合理調(diào)整，陀螺平面藥包數(shù)量m應滿足相鄰藥包之間最小間距要求；(2)陀螺平面藥包的位置應關于過陀螺軸線(巖塞軸線)的鉛垂面ω對稱布置，以6個藥包為例，y1與y2、y3與y6、y4與y5的位置應關于過陀螺軸線的鉛垂面ω與陀螺平面π交線y對稱，如圖4所示；(3)單耗k的計算，取按下述方法確定的各巖石單位耗藥量k的算術平均值作為本塞體巖石的單位耗藥量k：單耗k(k1、k2、……、km)應綜合以下方法所得的值進行對比分析，選擇合適的巖石單位耗藥量；1)根據(jù)巖石級別參照經(jīng)驗公式(2)計算；2)根據(jù)巖石的容重按經(jīng)驗公式(3)計算；3)通過現(xiàn)場標準拋擲爆破漏斗試驗確定，其試驗方法有關文獻有介紹和報道。(4)藥包與巖塞側向邊界或預裂面距離ρ(如圖5所示)，其目的是為了減少藥包對巖塞周邊原巖的破壞影響；ρ由下式(4)計算：ρ＝rc+0.7b(4)式中：ρ——藥包與巖塞側向邊界或預裂面距離m；b——藥室寬度m，取0.8m；rc——壓縮圈半徑m，壓縮圈半徑計算公式(5)如下：式中：μ——巖石壓縮系數(shù)，根據(jù)巖石等級查有關文獻或規(guī)范得到；δ——炸藥密度，根據(jù)藥包質(zhì)量和體積即可計算出其密度，(kg/m3)；q——藥包藥量kg，藥量計算公式(6)如下：q＝kw3f(n)(6)式中：q——藥包藥量kg；k——標準拋擲爆破單位耗藥量kg/m3，其計算方法與步驟(三)的(5)相同；w——最小抵抗線，m，由設計圖紙實際量得；n——爆破作用指數(shù)；f(n)——爆破作用指數(shù)函數(shù)，其計算公式(7)如下：f(n)＝0.4+0.6n3(7)(5)將公式(7)代入(6)再代入(5)整理后得：上式μ、k、δ、n一定時，壓縮圈半徑rc僅與最小抵抗線w有關，據(jù)此可以初步估算rc的值，一般取w＝0.45h估算rc值，以便初步確定各陀螺平面藥包與邊線的距離ρ；1)根據(jù)以上計算結果和要求，對各藥包進行布置，根據(jù)各藥包布置圖，結合地形測量圖，在圖上進行抵抗線的量測和計算。2)對布置的藥包進行阻抗平衡復核計算，各藥包向庫區(qū)(迎水)方向和隧洞(背水)方向的抵抗線w1、w2，則w2/w1宜控制在1.1～1.5之間。巖塞上口有深水或厚淤泥覆蓋時應取大值。(五)陀螺分布式藥室布置最終確定(1)相鄰陀螺平面藥包間距a計算，水下巖塞爆破條件下，為確保爆通及考慮巖石的夾制作用，相鄰陀螺平面藥包間距a應采用下式(9)計算:式中：a——藥包間距(m)；wcp——相鄰藥包的平均最小抵抗線(m)；f(ncp)——相鄰藥包的平均爆破作用指數(shù)函數(shù)；(2)爆破漏斗破裂范圍復核計算，圖6為坡面爆破漏斗示意圖，上破裂半徑r＇和下破裂半徑r計算公式(10)、(11)如下：式中：r＇——上爆破漏斗半徑(m)；r——下爆破漏斗半徑(m)；β——考慮地形地質(zhì)條件系數(shù)；(3)漏斗開口應滿足設計過流開口要求，開口大小主要由z上藥包決定，由圖6可知：ab應大于滿足過流要求的開口；其中，點a為上破裂半徑與坡面交點，點b為下破裂半徑與坡面交點，點o為藥包中心點，ab為爆破漏斗開口尺寸，m為直線ab上的點，且om垂直ab。om的長度等于最小抵抗線w；(4)藥室的布置是一個循環(huán)設計過程，在滿足以上要求時，允許根據(jù)具體實際情況進行小量調(diào)整。(六)藥室和施工通道6)藥室中心應與計算藥包中心重合，其尺寸應考慮炸藥裝填體積；7)藥室開挖及裝藥施工通道，將陀螺平面與巖塞軸線交點作為分界點，分界點及以上藥室共用一個通道，分界點以下共用一個通道。整個巖塞藥室分成上部和下部兩個施工通道區(qū)；8)施工通道在滿足施工條件下，斷面尺寸應盡量小，一般寬度80～100cm，高度120～150cm；9)為提高爆破效果，軸線上的兩個藥室z上、z下之間不應直接設置通道相連；10)各藥室裝藥、聯(lián)網(wǎng)、堵塞、回填、灌漿，之后等強，一般等強3～5天；(七)爆破順序及起爆時間間隔(1)先起爆預裂孔，預裂孔全部爆破完成之后，再同時起爆陀螺軸線藥室中的上部藥包z上、下部藥包z下，起爆完成后，巖塞已經(jīng)形成上開口和下開口，并初步形成通道和為陀螺平面內(nèi)藥室爆破創(chuàng)造了臨空面；(2)接著按高程從上至下，分段起爆陀螺平面內(nèi)各藥室，以陀螺平面6個藥室y1～y6為例：按高程分段，其中2個藥室在上部、2個藥室在中部、剩余2個藥室在下部，從上部到下部的藥室分段起爆；(3)分段起爆時間間隔，應滿足爆破漏斗形成和在抵抗方向巖石開始移動時間，分段起爆時間間隔按下式計算：式中：t——分段時間間隔(s)；a——系數(shù)，取0.0021；為了減少爆破震動破壞影響，應控制最大單響藥量不超過周圍建筑物抗震允許標準。下面通過具體工程實例來進一步說明本發(fā)明。工程實例1(1)工程概述黃河劉家峽洮河口排沙洞及擴機工程，進水口采用水下巖塞爆破技術，設計巖塞體近似倒置截錐圓臺體，其軸線與水平面夾角為45°，母線與軸線呈15°夾角。巖塞上開口呈橢圓形，尺寸為21.60m×20.98m，下開口為圓形，直徑10m，巖塞厚度12.30m，巖塞處于正常蓄水位以下70m，且上有厚淤泥沙層覆蓋。巖塞部位的巖石為云母石英片巖，主要為弱風化巖石，見有少量微風化巖石，弱風化巖石厚度2.0～6.0m，巖石強度較高，巖石飽和抗壓強度平均值為60.mpa，平均飽和容重2820kg/m3，為堅硬巖，巖石較完整，屬于ⅱ類巖石(按16級分級，相當于10級)。工程實例1采用的炸藥為高能乳化炸藥，炸藥密度1.21g/cm2。雷管為高精度數(shù)碼雷管，延期精度為±1ms。(2)巖塞周邊預裂孔及裝藥在巖塞周邊布置一圈預裂孔，共計98個，預裂孔自巖塞下底面，直徑為10m的圓周上鉆孔，鉆孔方向與巖塞軸線成15°，預裂孔孔深為11.9m～17.2m，孔徑76mm，最小孔距32cm，最大孔距51cm。線裝藥密度950～1100(g/m)；(3)陀螺平面位置擬定陀螺平面位置選擇在距巖塞下口7.30m處，巖塞厚度h為12.3m，則距上口為5.0m。設平面與軸線交點處有一虛擬藥包z，有w’下/w’上＝1.46，滿足1.1～1.5范圍；(4)軸線藥包位置擬定1)為取得較好的爆破效果，使爆破方向和作用明確，設置上部藥包z上、下部藥包z下；2)兩藥包相距3.3m，相距滿足巖塞厚度h的1/3～1/4要求；3)兩個藥包最小抵抗線w下/w上＝5/4＝1.25，滿足1.1～1.5范圍，4)爆破作用指數(shù)n選取工程實例中，陀螺平面布置了6個藥包，藥包編號為#1、#2、#3、#4、#5、#6，根據(jù)巖塞口上部水深、淤泥厚、巖面起伏情況等，參照以往工程經(jīng)驗，結合本工程特點，各藥室爆破作用指數(shù)選取結果如下表1：表1各藥室爆破作用指數(shù)藥包編號爆破作用指數(shù)n藥室編號爆破作用指數(shù)nz上1.98#31.35z下1.35#41.35#11.35#51.55#21.35#61.555)軸線藥包平衡條件復核對于藥包z上和藥包z下，由公式(7)計算的相應爆破作用指數(shù)函數(shù)值為：f(n上)＝0.4+0.6n上3＝5.08；f(n下)＝0.4+0.6n下3＝1.88取藥包z上和藥包z下所爆破的巖石單位耗藥量相同k上＝k下，由公式(1)計算得：w下/w上＝1.39，比值在1.1～1.5范圍內(nèi)，軸線藥包爆破作用指數(shù)選取比較合理。(5)陀螺平面藥包位置擬定1)陀螺平面布置的6個藥包，先按等分圓周布置，相鄰藥包之間的圓心角為θ＝360°/6＝60°。2)按高程將#1和#2藥包布置在上部，#3、#4藥包在中部，#5、#6藥包在下部?？紤]藥包z上和z下起爆后，防止上部藥包之間及底部藥包之間的巖石夾制作用，將#1、#2藥包之間，#5、#6藥包之間的圓心角調(diào)整為45°(虛線為調(diào)整前)，直線y兩側藥包關于y對稱，藥包布置如圖7所示。3)單位耗藥量k選?、賻r石相當于10級，公式(2)中n＝10，計算得：k＝1.65kg/m3；②巖石容重γ＝2820kg/m3，由公式(3)計算得：k＝1.72kg/m3；③通過現(xiàn)場爆破漏斗試驗確定，試驗結果為k＝1.71(kg/m3)；取通過以上三種方法得的算術平均值，巖塞的巖石單位耗藥量k為1.70kg/m3；4)藥包與預裂面邊界距離炸藥密度δ＝1210kg/m3，巖石等級ⅹ級，查壓縮系數(shù)μ為10，取w＝0.45h＝0.45×12.3＝5.535，陀螺平面內(nèi)藥包作用指數(shù)n為1.35和1.55；由公式(8)得壓縮圈半徑rc分別為1.02和1.14，取藥室寬度為1m，由公式(4)計算保護層厚度分別為1.72和1.84，因而，取藥包與巖塞側向邊界距離為1.84m；5)由以上步驟各藥包位置基本確定，將各藥包布置在圖上。6)各藥包巖塞軸線方向抵抗線根據(jù)巖塞坡面地形圖和巖塞下口位置圖，量測和計算各藥包迎水(上口)方向和背水(下口)方向的抵抗線w1、w2，如下表2：表2各藥包迎水和背水方向抵抗線表藥包名稱w1w2w2/w1#1藥室4.996.911.39#2藥室5.477.791.42#3藥室56.511.30上部藥室5.48.31.54#4藥室5.887.71.31#5藥室5.096.821.34#6藥室5.347.591.42由于z下藥室上部有z上藥室，不予考慮z下抵抗線的平衡影響。其它各藥室w2/w1基本在1.1～1.5之間，因巖塞上覆淤泥，w2/w1值較大，符合實際要求。(6)陀螺分布藥室位置最終確定1)相鄰藥包間距復核計算在圖中量得各藥包最小抵抗線后，由公式(9)計算相鄰藥包允許間距a，見下表3：表3相鄰藥包允許間距表相鄰藥室實際間距計算允許間距a(m)#1和#2藥室4.066.97#1和#3藥室5.986.48#1和z上藥室4.997.97#2和z上藥室5.588.27#2和#4藥室6.197.71#3和z上藥室5.547.68#3和#5藥室5.986.48z上和#4藥室5.427.64z上和#5藥室5.818.86z上和#6藥室5.988.27#4和#6藥室6.497.71#5和#6藥室4.146.97表3說明，各藥包實際間距滿足計算的允許間距要求，藥包布置是合理的。2)爆破漏斗破裂范圍復核計算工程地面坡度在30°～50°，巖石為堅硬與致密巖石，則地形地質(zhì)條件系數(shù)β取為2。由公式(10)和(11)、(12)計算z上藥包的上破裂半徑r＇＝15.1m，下破裂半徑r＝10.7m，開口25.8m，開口滿足設計過流尺寸要求。3)陀螺分布式藥室布置結果。由前述計算結果，確定各藥室的大地坐標如下表4：表4陀螺分布式藥室位置表4)爆破參數(shù)藥量計算。由前述計算和選取的爆破參數(shù)，及公式(6)計算各藥室藥量如下表5。表5爆破參數(shù)及藥量計算結果表(7)藥室和施工通道藥室和施工通道采用“短進尺，小藥量”開挖方式。為減少施工干擾，將藥室施工分成兩個獨立區(qū)域進行，即上部施工區(qū)和下部施工區(qū)。對應施工區(qū)共布置2條主導洞、6條連通洞。在巖塞下方布置1#主導洞，連接#3、#4、#5、#6、z下藥室。在巖塞上方布置2#主導洞，連接#1、#2、z上藥室。主導洞與各藥室由連通洞相連。主導洞進出口布置在巖塞下口。主導洞和連通洞的開挖尺寸為80×150cm(寬×高)。(8)起爆時間間隔和順序1)分段起爆時間間隔由公式(13)計算各藥室分段時間間隔如下表6：表6各藥室起爆時間間隔計算結果表表6中各藥室最大起爆時間間隔為25ms。爆區(qū)內(nèi)周圍建筑物不發(fā)生振動破壞影響時，現(xiàn)場試驗確定的最大單響控制藥量為2000kg，而本工程z上和z下同時起爆最大單響藥量為1752.5kg，滿足不發(fā)生破壞要求。2)確定的起爆順序和時間間隔第一響，預裂孔起爆，巖塞體由周圍巖體切割；第二響，75ms后，z上和z下藥室起爆，爆除巖塞上、下口巖石，形成上、下開口和沙漏狀通道；第三響，100ms后，#1和#2藥室起爆，借助沙漏通道爆除巖塞上部巖石，并形成新的臨空面；第四響，125ms后，#3和#4藥室起爆，借助新的臨空面和沙漏通道，爆除巖塞中部巖石，并再次形成新的臨空面；第五響，150ms后，#5藥室起爆，借助沙漏通道和新的臨空面爆除巖塞下部巖石，形成新的臨空面；第六響，175ms后，#6藥室起爆，借助新的臨空面和沙漏通道爆除下部最后巖塞巖石。通過數(shù)值模擬計算，巖塞能夠達到完全爆通。本工程于2015年9月巖塞圓滿成功爆通，監(jiān)測結果表明：出口實測流量為870m3/s，巖塞開口滿足過流流量600m3/s要求。爆區(qū)周圍建筑物沒有受到振動破壞影響，邊坡巖體沒有新的裂縫產(chǎn)生和塌落現(xiàn)象。爆破后立即進行水下聲納地形圖測量，結果見圖8，由于坡面覆蓋淤沙，地形圖呈漏斗狀。結果表明巖塞爆通。工程實例2(1)工程概況某工程現(xiàn)場試驗，進口段巖體邊坡陡峭，坡度一般75°～85°，局部形成反坡。進口段圍巖巖質(zhì)堅硬，巖石呈弱～微風化狀態(tài)，表部巖石完整性較差，巖石飽和抗壓強度平均值為118mpa，巖石平均飽和容重2900kg/m3，屬于ⅱ類巖石(按16級分級，相當于10級)，設計巖塞下開口為圓形，內(nèi)徑7m，外口近似橢圓，尺寸11.96m×12.63m；巖塞最小厚度9.8m，巖塞進口軸線與水平面夾角72°，采用高能乳化炸藥，密度1210kg/m3；(2)巖塞預裂孔為保證巖塞體成型良好，在巖塞周邊布置68個預裂孔，擴散角為15°，預裂孔線裝藥密度為270g/m，藥卷直徑20mm；(3)陀螺平面位置該平面位于巖塞體中上部，距離巖塞下口垂直距離為5.3m，距離上口最小距離為4.5m，w下/w上＝5.3/4.5＝1.2，在1.1～1.5之間；(4)陀螺軸線藥室布置1)藥室布置巖塞布置8個藥室，按陀螺型布置藥室，即巖塞軸線上布置2個藥室，z上藥室和z下藥室，z上藥室中心距離上開口中心點的距離為3.0m，z下藥室中心距離內(nèi)側塞口中心點的距離為3.8m，兩個藥室中心距離為3.0m。z上和z下兩個藥包最小抵抗線w下/w上＝3.8/3.0＝1.27，滿足1.1～1.5范圍，兩個藥室中心距離為巖塞厚度h的0.3倍左右，在(1/3～1/4)h之間。2)爆破作用指數(shù)n和單耗kz上藥室爆破作用指數(shù)取n＝2；z下藥室爆破作用指數(shù)取n＝1.4；#1、#2、#3、#4藥室爆破作用指數(shù)取n＝1.4；#5、#6在下部，為了消除夾制作用，取n＝1.57，單位耗藥量由公式計算后取k＝1.8kg/m3；3)藥室平衡條件復核由公式(7)計算的z上和z下藥室爆破作用指數(shù)函數(shù)值分別為：f(n上)＝5.20；f(n下)＝2.05，取z上和z下所爆破的巖石單位耗藥量相同k上＝k下，由公式(1)計算得：w下/w上＝1.36，比值在1.1～1.5范圍內(nèi)；(5)陀螺平面藥室布置1)藥室分布陀螺平面布置6個藥室，即#1、#2、#3、#4、#5、#6藥室，相鄰藥室圓心角為60°，藥室按高程分布，上部2個藥室為#1、#2藥室，中部3個藥室為#3、#4藥室，下部2個藥室為#5、#6藥室。2)藥室與預裂面邊界距離炸藥密度1210kg/m3。巖石等級ⅹ級，查壓縮系數(shù)μ為10。取w＝0.45h＝0.45×9.8＝4.41，陀螺平面內(nèi)藥包作用指數(shù)n為1.4、1.57。由公式(8)得壓縮圈半徑rc分別為0.86、0.95，取藥室寬度為0.5m，由公式(4)計算保護層厚度分別為1.1、1.3m，因而，取藥包與巖塞側向邊界距離為1.3m。3)各藥室抵抗線初步確定各藥包位置，將各藥包布置在圖上。根據(jù)巖塞坡面地形圖和巖塞結構圖，量測和計算各藥包迎水方向和背水方向的抵抗線w1、w2。陀螺平面內(nèi)各藥包w2/w1在1.1～1.5之間。(6)各藥室位置最終確定1)相鄰藥室間距復核，見表7。表7相鄰藥包允許間距表相鄰藥室實際間距計算允許間距a(m)#1和#2藥室3.644.23#1和#3藥室3.704.23#1和z上藥室4.154.74#2和z上藥室4.154.74#2和#4藥室3.704.23#3和z上藥室4.144.74#3和#5藥室3.704.49z上和#4藥室4.144.74z上和#5藥室4.145.00z上和#6藥室4.145.00#4和#6藥室3.704.49#5和#6藥室3.644.75相鄰藥室間距均滿足藥室允許間距的要求；2)爆破漏斗破裂范圍復核計算工程地面坡度在75°～85°，巖石為堅硬與致密巖石，則地形地質(zhì)條件系數(shù)β取為4。由公式(10)和(11)、(12)計算#4上藥包的上破裂半徑r＇＝12.4m，下破裂半徑r＝6.7m，開口18m。開口滿足設計過流尺寸要求；3)陀螺分布式藥室布置結果，見表8表8陀螺分布式藥室位置表(七)藥室和施工通道藥室分成上部和下部兩個施工區(qū)，共布置了2條主導洞。在下部施工區(qū)1#主導洞，連接#3、#4、#5、#6、z下藥室；在上部施工區(qū)2#主導洞，連接#1、#2、3#、z上藥室，主導洞與各藥室由連通洞相連；(八)起爆順序和時間間隔各藥室總裝藥量為1375kg，最大單響為#4上和#4下同時起爆，藥量為443kg。預裂孔首先起爆；75ms后，z上和z下藥室起爆；間隔25ms，順次起爆#1、#2藥室，#3、#4藥室，#5、#6藥室，各次起爆間隔25ms。工程于2008年4月巖塞圓滿爆破成功，各項監(jiān)測結果表明：巖塞開口符合設計要求，爆區(qū)周圍建筑物沒有受到振動破壞影響，邊坡巖體沒有新的裂縫產(chǎn)生和塌落現(xiàn)象。當前第1頁12