空腔對(duì)K、α值影響規(guī)律研究

陳吉輝

(山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，山東 青島 266590)

空腔對(duì)K、α值影響規(guī)律研究

陳吉輝

(山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，山東 青島 266590)

實(shí)踐證明爆破振動(dòng)速度公式計(jì)算中衰減系數(shù)K、α的取值與地質(zhì)條件等因素有關(guān)。以青島地鐵2號(hào)線某車站橫通道CRD法施工為背景，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并利用Matlab軟件建立模型對(duì)K、α值進(jìn)行回歸分析，得出以下結(jié)論：存在空腔比無空腔條件下，K值減小，α值增加，說明空腔有一定的減振效果，可適當(dāng)增加單段最大起爆藥量，加快施工進(jìn)展。

隧道；空腔；爆破振動(dòng)；回歸分析

1 空腔對(duì)爆破振動(dòng)可能產(chǎn)生的影響

城市地鐵隧道采用鉆爆法施工時(shí)，研究爆破振動(dòng)速度衰減規(guī)律是減小振速對(duì)周圍建(構(gòu))物影響的關(guān)鍵。目前，對(duì)于爆破振動(dòng)速度的計(jì)算，工程中一般采用薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式。

(1)

式中：衰減系數(shù)K、α的取值與地質(zhì)條件[1]等因素有關(guān)。圍巖巖性不同、出現(xiàn)裂隙、斷層等構(gòu)造均會(huì)影響K、α取值，此時(shí)不能采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，會(huì)使計(jì)算出現(xiàn)誤差[2]。工程實(shí)踐中青島地鐵2號(hào)線某車站橫通道Ⅰ部已開挖完成，形成空腔；在Ⅱ部開挖過程中，利用Matlab軟件回歸分析得出K、α值的合理取值，對(duì)薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了修正，以符合實(shí)際需要。

2 爆破試驗(yàn)方案

2.1 工程概況

橫通道采用CRD法，整個(gè)斷面分六部開挖，且每部采用臺(tái)階法施工。橫通道寬13.2 m，高15.2 m，拱頂距地表14.16 m，上覆巖層為微風(fēng)化花崗巖，圍巖等級(jí)Ⅱ～Ⅲ級(jí)。被保護(hù)對(duì)象56號(hào)磚混建筑物距離橫通道Ⅰ部輪廓線最近距離7.49 m。56號(hào)磚混建筑物與橫通道剖面位置關(guān)系如圖1所示。

2.2 爆破參數(shù)選取

Ⅱ部上臺(tái)階爆破方案，掏槽采用大直徑中空孔直眼掏槽[3]，直徑150 mm，炮孔深度0.65 m，單孔裝藥量0.1 kg，單孔單段。輔助眼和周邊眼孔深0.6 m，單孔裝藥量0.1 kg，單孔單段。首響孔距離中空孔250 mm，輔助眼間、排距取400 mm，周邊眼間距350 mm。Ⅱ部上臺(tái)階炮眼布置如圖2所示。

圖1 56號(hào)磚混建筑物與橫通道剖面位置關(guān)系(單位：m)

圖2 Ⅱ部上臺(tái)階炮眼布置(單位：mm)

3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)方案

3.1 測(cè)點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)

在垂直于隧道軸線方向布置一條測(cè)線，測(cè)線里程FD00+6.7。以Ⅱ部基準(zhǔn)線在地表的投影與測(cè)線的交點(diǎn)為中心，在其左右兩側(cè)一定范圍內(nèi)共布置8個(gè)測(cè)點(diǎn)。所有測(cè)點(diǎn)均隨著工作面推進(jìn)而相應(yīng)向前移動(dòng)。儀器選用TC-4850測(cè)振儀，監(jiān)測(cè)里程FD00+6.7～FD00+14.7，共記錄20組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。測(cè)點(diǎn)與橫通道Ⅱ部剖面位置關(guān)系如圖3所示。測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間的距離如表1所示。

表1 測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間的距離 m

圖3 測(cè)點(diǎn)與橫通道Ⅱ部剖面位置關(guān)系

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

利用4臺(tái)TC-4850爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)，爆心以Ⅱ部上臺(tái)階掏槽為中心監(jiān)測(cè)到的20組數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) cm/s

4 數(shù)據(jù)回歸分析

將所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)整理，調(diào)入Matlab，建立power1模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。部分代碼如下：

F1=fit((Q.^(1/3)./R)',V','power1');

figure;

hold on;

xp=(Q.^(1/3)./R);

plot(xp,F1(xp));

scatter((Q.^(1/3)./R)',V');

K、α回歸曲線如圖4所示。

圖4 K、α回歸曲線

計(jì)算結(jié)果，有空腔一側(cè)K= 181，α=1.6；無空腔一側(cè)K=195，α=1.5。有空腔一側(cè)K值減小，α值增大，這說明空腔具有一定的減振效果。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過程中，被保護(hù)對(duì)象56號(hào)磚混建筑物正好位于有空腔一側(cè)，可適當(dāng)增加單段最大起爆藥量。

5 結(jié)論

本文以青島地鐵2號(hào)線某車站橫通道CRD法施工為背景，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及理論分析得出以下結(jié)論：存在空腔時(shí)，K值變小，α值變大，說明空腔有一定的減振效果，有利于保護(hù)位于空腔一側(cè)的建筑物，可適當(dāng)增加單段最大起爆藥量，加快施工進(jìn)展。要得到準(zhǔn)確的薩道夫斯基公式中的K、α值，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行回歸分析計(jì)算。

[1]張 宴,郭連軍，張大寧.不同巖體條件下爆破振動(dòng)衰減規(guī)律研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2015,35(9):97-99

[2]王路杰，王海亮.淺埋隧道爆破振動(dòng)衰減系數(shù)K、α值的回歸分析[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，2014，14(4)：48-51

[3]張祖遠(yuǎn),王海亮.大直徑中空孔直眼掏槽微振動(dòng)爆破參數(shù)研究[J].隧道建設(shè),2015,35(2)：174-179

A Study of the Law of the Effect of Cavities on the Values ofKandα

CHEN Jihui

(Key Laboratory of Mine Disaster Prevention and Control，Shandong University of Science & Technology,Qingdao 266590 ,China)

Practice shows that the attenuation coefficients ofKandαintheformulaforthecalculationofthevelocityofblastingvibrationarerelatedtothegeologicalconditionsandotherfactors.WiththeCRDMethodfortheconstructionofthelateralpassageofacertainsubwaystationofLineTwooftheQingdaoMetroastheengineeringbackground,amodelfortheregressionanalysesofthevaluesofKandαisestablishedinthepaperbymeansofsitetestsandthesoftwareoftheMatlab,uponthebasisofwhichthefollowingconclusionisreached:whentherearecavitiesexisting,comparedwiththeconditionsoftherebeingnocavitiesexisting,thevalueofKdecreasesbutthevalueofαincreases,whichmeansthatcavitieshavecertaineffectsonreducingtheblastingvibration.Namely,themaximumexplosivechargeforsinglesectionmaybesomewhatincreasedsoastoquickentheprogressoftheconstruction.

tunnel;cavity;blasting vibration;regression analysis

2016-07-04

陳吉輝(1992—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楸萍夹g(shù)、安全生產(chǎn)管理。zdlian0708@163.com

10.13219/j.gjgyat.2016.06.017

U455.41

A

1672-3953(2016)06-0064-03