本發(fā)明屬于爆破，具體涉及一種基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法。

背景技術(shù)：

1、在高原隧道快速掘進(jìn)中，超挖超耗控制難度大影響著成本控制，同時(shí)也是影響施工效率的重要因素之一。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員缺乏對(duì)巖石強(qiáng)度參數(shù)的快速獲取，進(jìn)而影響整體的爆破設(shè)計(jì)情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種降低鉆爆法隧道開(kāi)挖超挖超耗的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，包括以下步驟：

3、s1，判定掌子面圍巖單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f；

4、s2，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定開(kāi)挖進(jìn)尺；

5、s3，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，適配炮孔布置母圖版；

6、s4，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定炮孔布置圖；

7、s5，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定裝藥母版；

8、s6，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定最終裝藥量。

9、所述s1中，單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc采用實(shí)測(cè)巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)is(50)，根據(jù)公式fr＝22.821×is(50)換算得出，式中，is(50)為直徑為50mm標(biāo)準(zhǔn)試件的點(diǎn)荷載強(qiáng)度，fr為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度。

10、所述s1中，點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)is(50)根據(jù)公式計(jì)算得出，式中，kf為試件形狀效應(yīng)修正系數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)的底，kw為試件形狀效應(yīng)修正系數(shù)，w為軸向試驗(yàn)、方塊體試驗(yàn)和不規(guī)則塊體試驗(yàn)的試件破壞截面平均寬度，is為未經(jīng)修正的點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)，is＝p/d2，p為試件破壞荷載，d為試件加荷點(diǎn)間距。

11、所述s1中，巖石堅(jiān)固系數(shù)f根據(jù)公式計(jì)算得出，式中，fn-1為上一循環(huán)巖石堅(jiān)固性系數(shù)，β為修正系數(shù)，sn-1為上一循環(huán)隧道開(kāi)挖斷面面積，ln-1為上一循環(huán)隧道開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺，v′n-1為上一循環(huán)開(kāi)挖超挖量，qn-1為上一循環(huán)開(kāi)挖所需炸藥總量。

12、所述s2中，結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)確定開(kāi)挖進(jìn)尺，當(dāng)超前地質(zhì)報(bào)告顯示前方波速無(wú)明顯變化，且?guī)r石強(qiáng)度參數(shù)27mpa＜rc≤60mpa或2.7＜f≤6.0時(shí)，進(jìn)尺宜為3m，當(dāng)巖石強(qiáng)度參數(shù)20mpa＜rc≤27mpa或2.0＜f≤2.7時(shí)，進(jìn)尺宜為2m；當(dāng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示前方波速波動(dòng)較大時(shí)，說(shuō)明掌子面前方圍巖處于巖性變化交界處，需要召開(kāi)技術(shù)研討會(huì)確定進(jìn)尺及爆破參數(shù)。

13、所述s3和s4中，當(dāng)38mpa＜rc≤60mpa或3.8＜f≤6.0，上臺(tái)階炮孔總數(shù)為148個(gè)，其中周邊眼65個(gè)，輔助眼33個(gè)，掏槽40個(gè)，底板眼10個(gè)；下臺(tái)階炮孔總數(shù)為19個(gè)，其中周邊眼4個(gè)，輔助眼5個(gè)，底板眼10個(gè)；當(dāng)27mpa＜rc≤38mpa或2.7＜f≤3.8，上臺(tái)階炮孔總數(shù)為153個(gè)，其中周邊眼65個(gè)，輔助眼38個(gè)，掏槽40個(gè)，底板眼10個(gè)；下臺(tái)階炮孔總數(shù)為19個(gè)，其中周邊眼4個(gè)，輔助眼5個(gè)，底板眼10個(gè)；當(dāng)20mpa＜rc≤27mpa或2.0＜f≤2.7，上臺(tái)階炮孔總數(shù)為143個(gè)，其中周邊眼66個(gè)，輔助眼27個(gè)，掏槽40個(gè)，底板眼10個(gè)；下臺(tái)階炮孔總數(shù)為19個(gè)，其中周邊眼4個(gè)，輔助眼5個(gè)，底板眼10個(gè)。

14、所述s6中，當(dāng)38mpa＜rc≤60mpa或3.8＜f≤6.0，ⅳ級(jí)圍巖控制進(jìn)尺3m，65個(gè)周邊眼整體裝藥量為46.8kg，33個(gè)輔助眼整體裝藥量為34.5kg，上臺(tái)階用藥量整體為168.9kg，上臺(tái)階炸藥單耗為0.644kg/m3；當(dāng)27mpa＜rc≤38mpa或2.7＜f≤3.8，ⅳ級(jí)圍巖控制進(jìn)尺3m，65個(gè)周邊眼整體裝藥量為30.9kg，38個(gè)輔助眼整體裝藥量為30.6kg，上臺(tái)階用藥量整體為149.1kg，上臺(tái)階炸藥單耗為0.569kg/m3；當(dāng)20mpa＜rc≤27mpa或2.0＜f≤2.7，ⅳ級(jí)圍巖控制進(jìn)尺2m，66個(gè)周邊眼整體裝藥量為21.9kg，27個(gè)輔助眼整體裝藥量為15.9kg，上臺(tái)階用藥量整體為108kg，上臺(tái)階炸藥單耗為0.618kg/m3。

15、所述s4中還包括s41，所述s41，基于巖石節(jié)理裂隙構(gòu)造特征的炮孔布置圖優(yōu)化；針對(duì)平緩底層，拱頂周邊眼間距應(yīng)控制30～35cm，并在此基礎(chǔ)上減少裝藥，以實(shí)現(xiàn)弱擾動(dòng)；針對(duì)與軸線垂直的陡傾地層，圍巖完整時(shí)加密拱頂周邊眼并加密拱頂部位最外層輔助眼，圍巖破碎時(shí)加密所有周邊眼并加密所有最外層輔助眼。

16、所述s6中，采用臺(tái)階法起爆，上下臺(tái)階同時(shí)起爆、同時(shí)出渣，每段延遲50ms；起爆順序及延時(shí)：1段10ms→3段60ms→5段110ms→7段160ms→9段210ms→11段260ms→13段310ms→15段360ms。

17、所述s5中，炮孔直徑為45mm，采用的藥卷是直徑32mm、長(zhǎng)度30cm、0.3kg/支的2#巖石乳化炸藥。

18、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)圍巖強(qiáng)度參數(shù)(rc或f)與上臺(tái)階炸藥單耗之間關(guān)系曲線、巖石強(qiáng)度與周邊眼炸藥用量之間的關(guān)系曲線、圍巖強(qiáng)度參數(shù)與輔助眼炸藥用量之間的關(guān)系曲線、圍巖強(qiáng)度參數(shù)與拱部最外層輔助眼炸藥用量之間的關(guān)系曲線，指導(dǎo)施工合理匹配優(yōu)化總炸藥量、周邊眼用藥、輔助眼用藥，最終達(dá)到降低鉆爆法隧道開(kāi)挖超挖超耗的目的。

技術(shù)特征：

1.一種基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s1中，單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc采用實(shí)測(cè)巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)is(50)，根據(jù)公式fr＝22.821×is(50)換算得出，式中，is(50)為直徑為50mm標(biāo)準(zhǔn)試件的點(diǎn)荷載強(qiáng)度，fr為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s1中，點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)is(50)根據(jù)公式計(jì)算得出，式中，kf為試件形狀效應(yīng)修正系數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)的底，kw為試件形狀效應(yīng)修正系數(shù)，w為軸向試驗(yàn)、方塊體試驗(yàn)和不規(guī)則塊體試驗(yàn)的試件破壞截面平均寬度，is為未經(jīng)修正的點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)，is＝p/d2，p為試件破壞荷載，d為試件加荷點(diǎn)間距。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s1中，巖石堅(jiān)固系數(shù)f根據(jù)公式計(jì)算得出，式中，fn-1為上一循環(huán)巖石堅(jiān)固性系數(shù)，β為修正系數(shù)，sn-1為上一循環(huán)隧道開(kāi)挖斷面面積，ln-1為上一循環(huán)隧道開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺，v′n-1為上一循環(huán)開(kāi)挖超挖量，qn-1為上一循環(huán)開(kāi)挖所需炸藥總量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s2中，結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)確定開(kāi)挖進(jìn)尺，當(dāng)超前地質(zhì)報(bào)告顯示前方波速無(wú)明顯變化，且?guī)r石強(qiáng)度參數(shù)27mpa＜rc≤60mpa或2.7＜f≤6.0時(shí)，進(jìn)尺宜為3m，當(dāng)巖石強(qiáng)度參數(shù)20mpa＜rc≤27mpa或2.0＜f≤2.7時(shí)，進(jìn)尺宜為2m；當(dāng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示前方波速波動(dòng)較大時(shí)，說(shuō)明掌子面前方圍巖處于巖性變化交界處，需要召開(kāi)技術(shù)研討會(huì)確定進(jìn)尺及爆破參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s3和s4中，當(dāng)38mpa＜rc≤60mpa或3.8＜f≤6.0，上臺(tái)階炮孔總數(shù)為148個(gè)，其中周邊眼65個(gè)，輔助眼33個(gè)，掏槽40個(gè)，底板眼10個(gè)；下臺(tái)階炮孔總數(shù)為19個(gè)，其中周邊眼4個(gè)，輔助眼5個(gè)，底板眼10個(gè)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s6中，當(dāng)38mpa＜rc≤60mpa或3.8＜f≤6.0，ⅳ級(jí)圍巖控制進(jìn)尺3m，65個(gè)周邊眼整體裝藥量為46.8kg，33個(gè)輔助眼整體裝藥量為34.5kg，上臺(tái)階用藥量整體為168.9kg，上臺(tái)階炸藥單耗為0.644kg/m3；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s4中還包括s41，所述s41，基于巖石節(jié)理裂隙構(gòu)造特征的炮孔布置圖優(yōu)化；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s6中，采用臺(tái)階法起爆，上下臺(tái)階同時(shí)起爆、同時(shí)出渣，每段延遲50ms；起爆順序及延時(shí)：1段10ms→3段60ms→5段110ms→7段160ms→9段210ms→11段260ms→13段310ms→15段360ms。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，其特征在于：所述s5中，炮孔直徑為45mm，采用的藥卷是直徑32mm、長(zhǎng)度30cm、0.3kg/支的2#巖石乳化炸藥。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于巖石參數(shù)獲取的優(yōu)化裝藥超挖綜合控制施工方法，包括以下步驟：S1，判定掌子面圍巖單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f；S2，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定開(kāi)挖進(jìn)尺；S3，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，適配炮孔布置母圖版；S4，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定炮孔布置圖；S5，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定裝藥母版；S6，根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc或巖石堅(jiān)固系數(shù)f，確定最終裝藥量；本發(fā)明通過(guò)圍巖強(qiáng)度參數(shù)與炸藥用量之間的關(guān)系曲線，指導(dǎo)施工合理匹配優(yōu)化總炸藥量、周邊眼用藥、輔助眼用藥，達(dá)到降低鉆爆法隧道開(kāi)挖超挖超耗的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：張嘉軒,閆騰飛,周述美,賀龍鵬,劉星,胡一鳴,郭志光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)建筑第八工程局有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8