望海寨鉬礦某邊坡爆破動載作用下降振研究

王春明 解麗娜

摘? 要：為了對遼寧省鲅魚圈望海寨某鉬礦典型邊坡提出有效降振減災的措施，首先通過極限平衡法（瑞典圓弧條分法、畢肖普法、簡布法）和強度折減法（2D、3D）確定了該邊坡靜載條件下的安全系數，再利用ANSYS建立爆破動力載荷作用下四種不耦合裝藥系數的爆炸模擬，分析其有效應力時程曲線和確定最佳不耦合系數，并根據該裝藥系數條件下的應力值，以極限平衡法以摩爾-庫倫抗剪強度理論為基礎，計算得到的動載安全系數時程曲線確定最佳延遲爆破時間，從而達到保證最終邊坡保持穩定，減少滑坡帶來的危害。

關鍵字：極限平衡法;有限元法;安全系數;邊坡穩定;降振

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0 引言

隨著國民經濟地快速發展，各行各業建設步調也隨之加快，交通更是建設安全重地，邊坡工程、人防工程、隧道工程等均因爆破動力作用存在嚴重的威脅，合理采取降振措施是解決問題的根本。本文主要通過確定最佳不耦合系數和最佳延遲爆破時間對該工程進行降振減災研究，關于降振減災措施的提出和研究我國學者有很多建樹。齊慶杰等為了分析裝藥位置對深部聚能爆破增透效果，采用理論、數值模擬和現場試驗相互結合的方式分析了炮孔周圍應力分布及裂隙的發育狀態。龔玖等分析比較了空氣和水作為耦合介質爆破時對爆破塊度的影響，結果表明水作為不耦合介質時爆破效果較佳、能量利用率相對更高。樓曉明等基于巖石破碎機理，綜合分析應力波和爆生氣體能量作用，運用量綱分析方法修正了延時爆破控制半經驗公式，確定了最佳延期時間為25ms。鐘冬望等為了精準控制延期時間和提高破巖效果，推導出了延期爆破的計算公式，并給出了延期20ms時爆破效果及降振效果最佳。李清等提出了多種相關因素相互作用時延期最佳爆破時間的優選方法，計算給過給出掏槽孔和輔助孔將延期時間設置為3～5ms比較合適。同時，李祥龍、韓博等同樣根據不用的研究背景，研究了延期時間對爆破動力荷載作用下的降振減災研究。

本文為了對爆破動力載荷進行降振研究，首先要確定靜載安全系數和動載動態安全系數，通過空氣間隔裝藥、確定最佳延遲爆破時間等技術手段對最終邊坡進行保護，從而防止滑坡事故的造成。

1 靜載安全系數

工程中關于土體的分析方法主要分為極限平衡法和有限元法，極限平衡法原理簡單，計算方便，在工程中應用較為廣泛，有限元強度折減法確定最終滑動面相對更精準簡便。

本文主要通過極限平衡法主要通過瑞典圓弧條分法、畢肖普法和簡布法計算得到差別不大的三個安全系數，有限元強度折減法計算了2D和3D狀態下的安全系數，計算結果詳見表1，對比分析5種計算結果確定最佳靜載安全系數為2.645。

2 不耦合裝藥結構

遼寧省鲅魚圈望海寨某鉬礦在掘進生產過程中，由于地質條件限制，需要大量的爆破作業，因而爆破作業產生的大量的動載影響，使得最終邊坡的安全穩定性受到了威脅，容易產生滑坡等事故。該邊坡的地質參數見表2。

2.1 數值建模

模型采用cm-g-us單位制，臺階高200cm，為了計算方便，將實例邊坡縮小十倍進行模擬，模型二維尺寸圖如圖1所示。孔徑設計為150mm，孔深選取滿足爆破效果的四種軸向不耦合裝藥，徑向均采用耦合裝藥，且兩炮孔采用完全相同的不耦合系數進行裝藥，選取中部空氣間隔裝藥結構。

各軸向不耦合裝藥參數設置見表3。

2.2 結果數據分析

各潛在滑動面代表單元有效應力時程曲線如圖2所示。

圖2 潛在滑動面代表單元有效應力時程曲線

由圖2可知，隨著不耦合系數的增大，潛在滑動面代表單元有效應力時程曲線的峰值總體呈較小趨勢，10980和10360兩個單元的下降程度較大，總體來說不耦合系數越大，有效應力越小。

為了進一步確定最佳不耦合系數，提取潛在滑動面上數值繪制曲線，各不耦合系數變化曲線如圖3所示。

由圖4可知，當時間為24ms時，動態安全系數達到最大值約為7.7，當時間達到約40ms時，動態安全系數最小約為1.6。因此，根據工程常用工藝參數，選取延期爆破時間為25ms最佳。

4? 結? 論

為了提出該典型邊坡有效的降振減災措施，主要通過以下過程及結果確定。

（1）通過極限平衡法和有限元強度折減法確定了五種差別不大的靜載安全系數，綜合分析取靜載安全系數為各結果平均值2.645。

（2）通過控制不耦合系數的大小，分析各條件下的有效應力時程曲線和，分析結果表明不耦合系數為xx時最佳。

（3）為了進一步對該邊坡進行降振減災措施的研究，通過計算最佳不耦合系數裝藥條件下的動態安全系數時程曲線，確定了最佳延期爆破時間為25ms時降振效果較好。

綜上所述，給出了最佳不耦合系數4和最佳延期時間控制為25ms對該工程的降振效果最好。

參 考 文 獻

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