空腔对K、α值影响规律研究

陈吉辉

(山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590)

空腔对K、α值影响规律研究

陈吉辉

(山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590)

实践证明爆破振动速度公式计算中衰减系数K、α的取值与地质条件等因素有关。以青岛地铁2号线某车站横通道CRD法施工为背景，通过现场试验并利用Matlab软件建立模型对K、α值进行回归分析，得出以下结论：存在空腔比无空腔条件下，K值减小，α值增加，说明空腔有一定的减振效果，可适当增加单段最大起爆药量，加快施工进展。

隧道；空腔；爆破振动；回归分析

1 空腔对爆破振动可能产生的影响

城市地铁隧道采用钻爆法施工时，研究爆破振动速度衰减规律是减小振速对周围建(构)物影响的关键。目前，对于爆破振动速度的计算，工程中一般采用萨道夫斯基经验公式。

(1)

式中：衰减系数K、α的取值与地质条件[1]等因素有关。围岩岩性不同、出现裂隙、断层等构造均会影响K、α取值，此时不能采用经验数值，会使计算出现误差[2]。工程实践中青岛地铁2号线某车站横通道Ⅰ部已开挖完成，形成空腔；在Ⅱ部开挖过程中，利用Matlab软件回归分析得出K、α值的合理取值，对萨道夫斯基经验公式进行了修正，以符合实际需要。

2 爆破试验方案

2.1 工程概况

横通道采用CRD法，整个断面分六部开挖，且每部采用台阶法施工。横通道宽13.2 m，高15.2 m，拱顶距地表14.16 m，上覆岩层为微风化花岗岩，围岩等级Ⅱ～Ⅲ级。被保护对象56号砖混建筑物距离横通道Ⅰ部轮廓线最近距离7.49 m。56号砖混建筑物与横通道剖面位置关系如图1所示。

2.2 爆破参数选取

Ⅱ部上台阶爆破方案，掏槽采用大直径中空孔直眼掏槽[3]，直径150 mm，炮孔深度0.65 m，单孔装药量0.1 kg，单孔单段。辅助眼和周边眼孔深0.6 m，单孔装药量0.1 kg，单孔单段。首响孔距离中空孔250 mm，辅助眼间、排距取400 mm，周边眼间距350 mm。Ⅱ部上台阶炮眼布置如图2所示。

图1 56号砖混建筑物与横通道剖面位置关系(单位：m)

图2 Ⅱ部上台阶炮眼布置(单位：mm)

3 爆破振动监测方案

3.1 测点布置及监测

在垂直于隧道轴线方向布置一条测线，测线里程FD00+6.7。以Ⅱ部基准线在地表的投影与测线的交点为中心，在其左右两侧一定范围内共布置8个测点。所有测点均随着工作面推进而相应向前移动。仪器选用TC-4850测振仪，监测里程FD00+6.7～FD00+14.7，共记录20组数据进行分析。测点与横通道Ⅱ部剖面位置关系如图3所示。测线上各测点与基准线之间的距离如表1所示。

表1 测线上各测点与基准线之间的距离 m

图3 测点与横通道Ⅱ部剖面位置关系

3.2 监测数据

利用4台TC-4850爆破振动监测仪监测，爆心以Ⅱ部上台阶掏槽为中心监测到的20组数据如表2所示。

表2 振动速度监测数据 cm/s

4 数据回归分析

将所监测到的数据整理，调入Matlab，建立power1模型对数据进行计算。部分代码如下：

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回归曲线如图4所示。

图4 K、α回归曲线

计算结果，有空腔一侧K= 181，α=1.6；无空腔一侧K=195，α=1.5。有空腔一侧K值减小，α值增大，这说明空腔具有一定的减振效果。现场实际施工过程中，被保护对象56号砖混建筑物正好位于有空腔一侧，可适当增加单段最大起爆药量。

5 结论

本文以青岛地铁2号线某车站横通道CRD法施工为背景，通过现场试验及理论分析得出以下结论：存在空腔时，K值变小，α值变大，说明空腔有一定的减振效果，有利于保护位于空腔一侧的建筑物，可适当增加单段最大起爆药量，加快施工进展。要得到准确的萨道夫斯基公式中的K、α值，必须结合现场试验进行回归分析计算。

[1]张 宴,郭连军，张大宁.不同岩体条件下爆破振动衰减规律研究[J].矿业研究与开发,2015,35(9):97-99

[2]王路杰，王海亮.浅埋隧道爆破振动衰减系数K、α值的回归分析[J].国防交通工程与技术，2014，14(4)：48-51

[3]张祖远,王海亮.大直径中空孔直眼掏槽微振动爆破参数研究[J].隧道建设,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

陈吉辉(1992—)，男，硕士研究生，研究方向为爆破技术、安全生产管理。zdlian0708@163.com

10.13219/j.gjgyat.2016.06.017

U455.41

A

1672-3953(2016)06-0064-03