[發明專利]一種高應力壩基爆破開挖方法

有效

• 申請號: 201910152313.1
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109708545B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 嚴鵬;劉曉;周天剛;周旺瀟;張偉迪;上官方;楊靜
• 申請（專利權）人: 武漢大學;中國三峽建設管理有限公司
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李明婭

本發明提供一種高應力壩基爆破開挖方法，通過開挖井字型應力釋放槽釋放地應力，根據大、小主應力作用方向調整實際爆破推進方向，同時結合薄層開挖進一步弱化爆破開挖中高地應力對壩基開挖質量的影響。相較于傳統高應力壩基開挖技術，本發明在壩基開挖前利用應力釋放槽消除或弱化了已存在的高應力，減弱了高應力夾制作用的影響，并分析主應力大小及方向對開挖難度的影響，優化爆破推進方向；通過薄層開挖，進一步降低地應力瞬態釋放對壩基保留巖體質量的影響，同時薄層開挖也限制了爆破規模，降低了一次起爆的炸藥量，有利于降低巖體損傷程度，保證高應力條件下壩基開挖質量。

技術領域

本發明屬于水利水電工程技術領域，具體涉及一種高應力壩基爆破開挖方法，特別適用于處于高應力條件下的爆區開挖。

背景技術

爆破開挖技術作為一種經濟、高效的巖體開挖手段，在各類基礎工程建設以及礦產資源開采中獲得了廣泛應用。針對水利水電工程中爆破開挖的廣泛工程需求，復雜地質條件對爆破開挖方法提出了特定的技術要求。

目前，我國西南地區水利工程建設通常面臨著高地應力的問題，傳統爆破開挖技術的實施是在高應力條件下直接進行的，多采用預留保護層、固結灌漿等措施。通過預留保護層來保護下部壩基建基面，以固結灌漿加固來避免壩基開挖由于高地應力而造成的卸荷松弛及回填變形，甚至是“蔥皮”、“板裂”及局部巖爆現象。但傳統開挖技術施工工藝流程繁瑣，進度慢，且現場鉆設炮孔難度大，費時費力，未能將高質量與高效率有利結合。

本發明以開挖井字型應力釋放槽為主要技術手段，結合爆破推進方向優化和薄層開挖，將控制巖體損傷和提高施工效率高效結合，能夠在高應力爆區實現壩基高質量的快速開挖成型。

發明內容

本發明的目的是針對傳統高應力壩基開挖方法中對高地應力的不可避免性，提供一種高應力壩基爆破開挖方法，通過解除高地應力，弱化其影響，進一步控制巖體損傷，降低現場施工難度，提高施工效率。

本發明為解決現有技術中存在的問題采用的技術方案如下：

一種高應力壩基爆破開挖方法，包括如下步驟：

步驟1，基于地質勘查資料，確定開挖區域內高應力基本分布情況；

步驟2，在開挖區域內確定大、小主應力投影方向，擬定長邊平行于大主應力投影方向，短邊平行于小主應力投影方向的單次爆區，選定爆破推進方向；

步驟3，在爆區內依據爆破推進方向，開挖與大、小主應力投影方向平行的交叉井字型應力釋放槽，釋放爆區高地應力；

步驟4，依據薄層開挖，確定單次爆破開挖深度，優選合理爆破參數。

步驟5，首先進行拉槽爆破，再以水平光爆方式沿著優選爆破方向逐步推進，最終完成整個爆區整體開挖。

所述步驟2中擬定單次爆區的長邊平行于大主應力投影方向，短邊平行于小主應力投影方向，優選平行于小主應力投影方向作為爆破推進方向，以減弱爆區內高地應力對單次爆區開挖的夾制作用，并使其弱化作用效果最大化。

所述步驟3中的應力釋放槽為通過開挖細部巖體形成的拉槽，以提供臨空面的應力解除方法。

所述步驟3中井字型應力釋放槽以四邊形為基本形狀，多為方形，釋放槽方向平行于區域內大、小主應力投影方向，實際開槽尺寸以后續單次爆區尺寸為參考，同時兼顧實際應力釋放程度而進行設定。

所述步驟4中薄層開挖為通過減小單次爆破臺階高度來弱化高地應力作用，同時限制爆破規模，在保證單耗一定的情況下，降低一次起爆的炸藥量，能夠有效降低巖體損傷程度。

本發明具有如下優點：

1、各個爆區開挖順序以平行于小主應力投影方向優先，向兩端推進，最終擴展到整個爆區，能夠有效弱化高應力的夾制作用，同時使其弱化作用效果最大化，保證爆破開挖成型效果。