中南大学隧道工程课件7(隧道钻爆法施工作业)
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隧道钻爆法施工作业隧道钻爆法施工的主要工序有开挖、出碴、支护和衬砌。
它的施工过程是在地层中挖出土石,以形成符合设计的隧道断面轮廓,并进行必要的支护和衬砌,以控制围岩的变形,确保隧道长期安全使用。
为了保证主要工序的进行,尚需配备必要的动力和机械设备,以及其它必要的通风、照明、防排水、防尘等设施。
第一节钻爆开挖钻爆开挖作业是隧道钻爆法施工中首要的一项,它是在岩体上钻凿出一定孔径和深度的炮眼,并装上炸药进行爆破,从而达到开挖的目的。
开挖作业占整个隧道施工工程量的比重较大,造价约占20%~40%,是隧道施工中较关键的基本作业。
对于开挖作业应做到以下要求。
1.按设计要求开挖出断面(包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求);2.石碴块度(石碴大小)适中,抛掷范围相对集中,便于装碴运输;3.钻眼工作量少,掘进速度快,少占作业循环时间,并尽量节省爆破器材;4.爆破在充分发挥其能力的前提下,减小对围岩的震动破坏,以保证围岩的稳定;5.减少对施工用机具设备及支护结构的破坏,减少对周围环境的破坏(特别是隧道洞口地段爆破时)。
一、爆破破岩作用机理及有关概念炸药的爆破反应是有机物的氧化还原反应,具有高温、高压和高速度的特点。
炸药的爆炸过程是爆轰波的传播过程,也是爆炸生成气体和初始做功的过程,当炸药在岩(土)体中爆炸时,爆轰波轰击岩面,以冲击波形式向岩体内部传播,形成动态应力场。
冲击波作用时间极短,能量密度极高,使炮孔周围岩石产生粉碎性破坏。
爆炸气体静压和膨胀做功,有使岩石质点作远离药包中心运动的倾向,岩体受切向拉力,其强度达到岩石抗拉强度时,则岩石破坏,产生径向裂隙。
在爆炸结束的瞬间,随着温度的下降,气体逸散,介质又为释放压缩能而回弹,从而又可能产生环向裂缝。
在爆破力作用下,在偏离径向450的方向上还可能产生剪切裂缝。
在这些裂缝的交错切割和剩余爆破力的作用下,岩石即被破碎和移位。
(一)无限介质中的爆破作用假定将药包埋置在无限介质中进行爆破,则在远离药包中心不同的位置上,其爆破作用是不相同的。
隧道钻爆法施工作业钻爆作业过程简述…开挖作业基本要求:1.按设计要求开挖出断面(包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求);2.石碴块度适中,便于装碴运输;3.钻眼工作量少,少占作业循环时间;4.尽量减小对围岩的震动破坏.一、爆破破岩作用机理及有关概念(一)无限介质中的爆破作用(图7—1)1.压缩粉碎区~半径为的区域。
2.抛掷区~与之间的范围。
3.松动区~与之间的区域。
4.震动区~与之间的范围.(二)爆破基本概念1.临空面:指暴露在大气中的开挖面。
在爆破中的作用:临空面越多,爆破威力越大.2.爆破漏斗(图7—2)爆破漏斗:在只有一个临空面的情况下,爆破形成圆锥形的爆破凹坑。
爆破漏斗由以下几何要素组成:①最小抵抗线:药包中心到临空面的最短距离②爆破漏斗半径③破裂半径:药包中心到爆破漏斗边沿的距离④漏斗深度⑤压缩圈半径其中,最关键的是.3.爆破作用指数爆破作用指数:爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值。
对于爆破效果有重要影响,注意到取决于,可见最小抵抗线是关键因素。
(三)柱状药包爆破特点适用于隧道爆破的是柱状药包。
特点:柱状药包爆炸应力波的传播方向,是以药包轴线为轴线,沿着垂直于药包表面的方向往四周传播。
所以,这对于仅在孔口有一个临空面的爆破,是十分不利的。
动脑筋,多设置临空面…二、钻孔机具(一)凿岩机(钻机)按使用动力可分为风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机四种.目前在隧道开挖中,广泛使用的是风动凿岩机和液压凿岩机。
1.风动凿岩机(见图7—3)俗称风钻。
以压缩空气为动力。
既可单人操纵,也可装在台车上使用,但以前者为主.优点:①结构简单,操作方便;②不怕超负荷和反复起动,在多水、多尘等不良环境中仍能正常工作。
缺点:①压缩空气供应设备复杂;②能量利用率低;③噪音大。
2.液压凿岩机由液压马达提供动力。
只能用于台车.优点:①动力消耗少,能量利用率高,其动力消耗仅为风动凿岩机的1/3~1/2;②凿岩速度高。