隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害
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第 ３３卷第 ４期
煤 炭 学 报
Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．４
２００８年 ４月
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ
Ａｐｒ． ２００８
文章编号：０２５３－９９９３（２００８）０４－０４００－０５
隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害
杨小林
１，２
，侯爱军
１
，梁为民
２
，余永强
２
（１洛阳理工学院 建筑工程系，河南 洛阳 ４７１０２３；２河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 ４５４００３）
摘 要：基于岩石在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理，对隧道掘进爆破对围岩的损
伤与危害作用、爆破地震效应和安全判据标准进行了理论和实验研究．通过对渝怀铁路圆梁山岩
溶隧道、青藏铁路风火山高原冻土隧道等掘进爆破中的爆破地震波的监测和分析，确定了隧道掘
进爆破的安全判据和技术标准．
关键词：岩石隧道；掘进爆破；损伤机理；地震效应
中图分类号：ＴＤ２３ 文献标识码：
Ａ
收稿日期：２００７
－
０４
－
１６ 责任编辑：柴海涛
基金项目：河南省杰出青年科学基金资助项目 （０３１２０００５００）；河南省高校杰出科研人才工程资助项目 （２００６ＫＹＣＸ０１２）
作者简介：杨小林 （１９６３—），男，湖南邵东人，教授，博士．Ｔｅｌ：０３７９－６５９２８９９９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｘｌ＠ｈｐｕｅｄｕｃｎ
Ｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｉｎｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇ
ＹＡＮＧＸｉａｏｌｉｎ
１，２
，ＨＯＵＡｉｊｕｎ
１
，ＬＩＡＮＧＷｅｉｍｉｎ
２
，ＹＵＹｏｎｇｑｉａｎｇ
２
（１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｕｏｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０２３，Ｃｈｉｎａ；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ
ＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｏｃｋｄａｍａｇｅａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓｗａｖｅａｎｄｔｈｅ
ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｇａｓｅｓ，ｔｈｅｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｍａｓｓ，ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｔｈｅｓａｆｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎｏｆｅｘ
ｐｌｏｓｉｏｎｉｎｔｕｎｎｅｌｂｌａｓｔｉｎｇｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｓａｆｅｓｅｉｓｍｉｃｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄ
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ＹｕａｎｌｉａｎｇｓｈａｎｋａｒｓｔｔｕｎｎｅｌａｎｄＦｅｎｇｈｕｏｓｈａｎｆｒｏｚｅｎｅａｒｔｈｔｕｎｎｅｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋｔｕｎｎｅｌ；ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｂｌａｓｔｉｎｇ；ｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｅｉｓｍｉｃｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎ
在隧道与地下工程的爆破开挖过程中，炸药在岩体内爆炸时，在将开挖范围内岩石爆破的同时，必然
要对保留岩体及周围环境造成损伤和破坏，这种损伤由多种效应和多个参数所控制，如岩体性质、节理方
向和间距、含水率、材料强度和原岩应力等；对于 １～３ｍ的近距离范围，除了这些自然限制条件外，掘
进工作面的开挖技术决定了损伤区范围
［１］
．在对地铁、隧道和核废料储藏所等敏感地下工程结构设计中，
必须严格控制开挖对围岩稳定性和水导通性的影响程度．开挖损伤由两部分组成：技术方面决定的直接损
伤和由于如原岩应力场的改变引起的二次作用损伤，这 ２种作用是互相重叠和很难区分的．第 １种作用在
２ｍ范围内的围岩占有主要地位，而第 ２种作用能够延伸到开挖直径几倍的范围外
［２］
．在钻爆法开挖条件
下，爆破技术和爆破参数的选择对损伤区的范围和强度影响很大，而控制爆破损伤和危害作用的关键是建
立岩土介质在爆炸作用下的损伤和破坏机理．因此，应用岩石在爆炸作用下损伤断裂的基本理论，将爆破
近区的破坏、中区的爆破损伤和远区的振动效应作为一个系统来分析，研究和应用控制爆破危害的新技术
和监测分析方法，制定科学合理的安全控制标准，是解决爆破施工和爆破危害这一矛盾的关键．
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