[发明专利]一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的计算方法

说明书

本发明公开了一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的计算方法，包括以下步骤：设计聚能管影响因素λ；计算一般光面爆破爆轰产物产生的轰压P；计算爆破能量转化的应变能；计算聚能管作用下的聚能爆破下产生的轰压P₁、P₂与λ、P的关系；计算聚能爆破下的岩壁所受拉应力；计算聚能管作用下周边眼参数与λ之间的关系。本发明将传统周边眼的参数确定根据实践经验类比提升至准确的计算得出聚能光面爆破周边眼的间距以及光面层厚度，该算法可以精确算出聚能管影响因素λ值不同时，其周边眼参数的合适取值。从而达到光面爆破爆破能量传递集中，爆破面平整的精准控制爆破。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体是一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的计算方法。

背景技术

光面爆破是指通过正确选择爆破参数和合理施工方法，分区分段微差爆破，爆破后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制爆破技术。光面爆破技术因其能取得较理想的爆破面，即不产生超挖，也不欠挖，能减少对围岩的扰动、降低施工费用等优点，被广泛用于隧道的爆破。聚能光面爆破是在光面爆破基础上，采用聚能装置使炸药的能量集中往预定爆破方向传递，从而达到更好的控制炸药能量释放，对隧道预定轮廓线的岩石进行切割，取得更为平整、理想的爆破面。而如何选取周边眼的炮孔直径、炮眼间距、炮孔深度等都将直接关系到爆破的效果，因此正确确定周边眼爆破参数是爆出预设轮廓面的基本保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的计算方法，克服现有的光面爆破爆破能量传递不集中，爆破面不平整，并为隧道聚能光面爆破参数的选择提供参考。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的计算方法，包括以下步骤：

(1)炸药能量是沿四周均匀传递的，但由于聚能缝的存在，爆炸时释放的能量分为两部分，一部分是向孔壁四周均匀传递的能量V₁，其向四周产生四周内压P₁，其中四周内压P₁所积蓄的应变能为υ_ε1，一部分是沿着切缝出汇集的能量V₂，产生集中内压P₂，所积蓄的应变能为υ_ε2；岩壁所积蓄的应变能V_ε由下式表示：

式中：ν——岩体的泊松比；

σ₁、σ₂、σ₃——分别表示薄壁上任意点的环向应力、轴向应力以及径向应力；

E——岩体的弹性模量；

(2)假设影响因素λ，其中0≤λ≤1，影响因素λ与聚能管的材质、聚能缝宽度与长度有关，假设能量分配按下式分配：

υ_ε1＝(1-λ)υ_ε

υ_ε2＝λυ_ε

(3)四周内压P₁所积蓄的应变能为υ_ε1，集中内压P₂所积蓄的应变能为υ_ε2按下式计算：

式中，d_c——炸药直径(m)；

δ为薄壁圆筒的厚度；

(4)由四周内压P₁产生的四周荷载F₁按下式计算：

式中，α——其沿半径方向变化的一个微小角度，rad；