CO2相變致裂應(yīng)力波傳播及影響規(guī)律試驗(yàn)研究*

何志堅(jiān)，張?jiān)娡?2，蔣 楠,3，羅學(xué)東,3，雷 宇

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 工程學(xué)院，武漢 430074；2.綠城中國(guó)控股有限公司，杭州 310012；3.江漢大學(xué) 爆破工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430024)

炸藥爆破因其復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程、瞬間釋放大量能量等特點(diǎn)，易產(chǎn)生振動(dòng)、噪音、空氣污染等危害，雖仍普遍在工程中使用，但在易燃易爆環(huán)境或敏感復(fù)雜區(qū)域工程等復(fù)雜環(huán)境中無(wú)法很好地發(fā)揮其效果，而CO2相變致裂技術(shù)作為一種安全、環(huán)保的非炸藥爆破技術(shù)，在上述特殊復(fù)雜環(huán)境中使用效果較好，可大幅提高施工效率。CO2相變致裂破巖技術(shù)利用二氧化碳液-氣相變的膨脹能對(duì)巖石介質(zhì)做功，作用過(guò)程無(wú)火花，相變產(chǎn)物為無(wú)害、阻燃?xì)怏w，是一種環(huán)境友好型的綠色爆破技術(shù)。近年來(lái)，由于CO2相變致裂技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在煤層增透、礦山開(kāi)采、水利水電工程、城市基坑開(kāi)挖、隧道掘進(jìn)等領(lǐng)域中得到廣泛使用[1-5]。

CO2相變致裂破巖應(yīng)力波的研究是目前工程爆破領(lǐng)域的熱門(mén)研究課題。Singh提出了貫通式錐形裂紋破碎原理[6]，認(rèn)為在高壓CO2氣體作用下，巖體內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力場(chǎng)，巖體在拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋，并迅速朝向自由面方向發(fā)展，最終在巖石中形成錐形裂紋，該破巖方式效率高且飛石少。謝曉峰等將PDVF薄膜傳感器放置在管壁和卸能頭空腔內(nèi)[7]，測(cè)量CO2相變射流壓力曲線，表明CO2相變荷載為類(lèi)似炸藥爆破的近三角形，但是荷載峰值遠(yuǎn)低于炸藥爆破荷載峰值。陶明等對(duì)比分析了CO2相變致裂破巖與傳統(tǒng)炸藥爆破的區(qū)別[8]，認(rèn)為CO2相變致裂破巖不會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似炸藥爆破的強(qiáng)沖擊波，極大程度上提高了破巖能量利用率?！?br>