空腔對K、α值影響規律研究

陳吉輝

(山東科技大學礦山災害預防控制省部共建國家重點實驗室培育基地，山東 青島 266590)

空腔對K、α值影響規律研究

陳吉輝

(山東科技大學礦山災害預防控制省部共建國家重點實驗室培育基地，山東 青島 266590)

實踐證明爆破振動速度公式計算中衰減系數K、α的取值與地質條件等因素有關。以青島地鐵2號線某車站橫通道CRD法施工為背景，通過現場試驗并利用Matlab軟件建立模型對K、α值進行回歸分析，得出以下結論：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，可適當增加單段最大起爆藥量，加快施工進展。

隧道；空腔；爆破振動；回歸分析

1 空腔對爆破振動可能產生的影響

城市地鐵隧道采用鉆爆法施工時，研究爆破振動速度衰減規律是減小振速對周圍建(構)物影響的關鍵。目前，對于爆破振動速度的計算，工程中一般采用薩道夫斯基經驗公式。

(1)

式中：衰減系數K、α的取值與地質條件[1]等因素有關。圍巖巖性不同、出現裂隙、斷層等構造均會影響K、α取值，此時不能采用經驗數值，會使計算出現誤差[2]。工程實踐中青島地鐵2號線某車站橫通道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，對薩道夫斯基經驗公式進行了修正，以符合實際需要。

2 爆破試驗方案

2.1 工程概況

橫通道采用CRD法，整個斷面分六部開挖，且每部采用臺階法施工。橫通道寬13.2 m，高15.2 m，拱頂距地表14.16 m，上覆巖層為微風化花崗巖，圍巖等級Ⅱ～Ⅲ級。被保護對象56號磚混建筑物距離橫通道Ⅰ部輪廓線最近距離7.49 m。56號磚混建筑物與橫通道剖面位置關系如圖1所示。

2.2 爆破參數選取

Ⅱ部上臺階爆破方案，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部上臺階炮眼布置如圖2所示。

圖1 56號磚混建筑物與橫通道剖面位置關系(單位：m)

圖2 Ⅱ部上臺階炮眼布置(單位：mm)

3 爆破振動監測方案

3.1 測點布置及監測

在垂直于隧道軸線方向布置一條測線，測線里程FD00+6.7。以Ⅱ部基準線在地表的投影與測線的交點為中心，在其左右兩側一定范圍內共布置8個測點。所有測點均隨著工作面推進而相應向前移動。儀器選用TC-4850測振儀，監測里程FD00+6.7～FD00+14.7，共記錄20組數據進行分析。測點與橫通道Ⅱ部剖面位置關系如圖3所示。測線上各測點與基準線之間的距離如表1所示。

表1 測線上各測點與基準線之間的距離 m

圖3 測點與橫通道Ⅱ部剖面位置關系

3.2 監測數據

利用4臺TC-4850爆破振動監測儀監測，爆心以Ⅱ部上臺階掏槽為中心監測到的20組數據如表2所示。

表2 振動速度監測數據 cm/s

4 數據回歸分析

將所監測到的數據整理，調入Matlab，建立power1模型對數據進行計算。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

計算結果，有空腔一側K= 181，α=1.6；無空腔一側K=195，α=1.5。有空腔一側K值減小，α值增大，這說明空腔具有一定的減振效果。現場實際施工過程中，被保護對象56號磚混建筑物正好位于有空腔一側，可適當增加單段最大起爆藥量。

5 結論

本文以青島地鐵2號線某車站橫通道CRD法施工為背景，通過現場試驗及理論分析得出以下結論：存在空腔時，K值變小，α值變大，說明空腔有一定的減振效果，有利于保護位于空腔一側的建筑物，可適當增加單段最大起爆藥量，加快施工進展。要得到準確的薩道夫斯基公式中的K、α值，必須結合現場試驗進行回歸分析計算。

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

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

[3]張祖遠,王海亮.大直徑中空孔直眼掏槽微振動爆破參數研究[J].隧道建設,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，研究方向為爆破技術、安全生產管理。zdlian0708@163.com

10.13219/j.gjgyat.2016.06.017

U455.41

A

1672-3953(2016)06-0064-03