[发明专利]一种创造高密度深覆盖下岩塞爆破自由面的爆破空腔方法

说明书

本发明涉及一种创造高密度深覆盖下岩塞爆破自由面的爆破空腔方法，属于水利水电工程采用水下岩塞爆破修建取水口的技术领域。包括确定水深和淤积厚度有关指标，确定炸药有关指标，确定爆破空腔范围，爆破空腔形成，爆破空腔形体及体积，爆破空腔药包A药量确定。优点是：通过在淤积覆盖层中爆破成腔，为岩塞爆破创造了人工自由面，岩塞爆破产生的爆炸应力波在空腔处得到有效反射，并为破碎岩石提供了移动或抛掷空间，本发明有效地解决了高密度厚淤积覆盖下岩塞成功爆破问题，开拓了在复杂条件下岩塞爆破新技术，填补了本项技术领域的空白。

技术领域

本发明属于引水工程、水利水电工程、排淤减淤工程、水生态环境工程等采用水下岩塞爆破修建取水口的技术领域，适用于取水口具有高密度厚淤积覆盖的水下岩塞爆破工程。

背景技术

为减少工程投资和加快工程进度，以岩塞爆破方式替代围堰修建水下取水口是当今较为理想、成熟的技术措施。

但在多泥沙的水环境下，有的取水口部位淤积很深，厚度多达几十米，密度达到似板结状。在此条件下进行水下岩塞爆破，具有相当大的技术难度和工程风险。目前，国内外还没有成熟的理论和可靠的方法解决此类问题。

以往的水下岩塞爆破多是在无淤积覆盖或淤积覆盖很薄的条件下进行的，在考虑水深或薄覆盖层对岩塞爆破影响时，一般将水深和覆盖层折算成抵抗线，增加岩塞体爆破药量来解决。但过多增加药量会对围岩产生不利影响。

处于深水、高密度、厚淤积覆盖的水下岩塞爆破，由于淤积覆盖的波阻抗(密度×波速)大，岩塞爆破时，爆破能量透射到淤积覆盖介质中的占比也较大，用于破坏岩塞部位的岩石的能量相对减少，而水压和厚淤积覆盖又极大地限制了爆破的抛掷作用，甚至没有抛掷。因此，采用增加药量的方法是难以解决具有高密度厚淤积覆盖的水下岩塞爆破问题。

发明内容

本发明提供一种创造高密度深覆盖下岩塞爆破自由面的爆破空腔方法，以解决深水、高密度、厚淤积覆盖对水下岩塞爆破产生影响的问题。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

(1)确定水深和淤积厚度有关指标：

通过勘测资料或现场测试，取得工程部位的水深H_水、淤积覆盖层厚度H_w及淤积覆盖层密度ρ_w；

(2)确定炸药有关指标：

通过厂家或炸药的性能试验取得炸药的爆热Q_c和爆热指数γ；

(3)确定爆破空腔范围：

依据用于爆破形成岩塞上开口的岩塞药包B的抵抗线W，来确定所需要的爆破成腔范围，爆破所形成的、在岩塞坡面上空腔范围应不小于标准抛掷爆破漏斗范围，即爆破空腔在岩面上的最小范围，不小于以岩塞轴线与岩面交点为中心，以r＝W为半径的圆面积，r为爆破空腔的半径，如图1所示；

(4)爆破空腔可由布置在靠近岩石表面部位的淤积覆盖层中的一个空腔药包A或N个空腔药包A形成；

(5)爆破空腔形体及体积：

由于岩石不可压缩，爆破空腔主要在淤积覆盖层中形成，单个空腔的形体可看作是半球体，其几何形体体积为：

式中：R为半球体的空腔半径，单位m，

(6)爆破空腔药包A药量：

1)处在淤积覆盖中的药包爆炸后，当爆破空腔内的压力降至药包处的静水压力时，单个空腔的体积为：