顺层岩质边坡爆破的振动控制及损伤特性

王智德 夏元友 周雄 夏国邦 杨金华

王智德, 夏元友, 周雄, 夏国邦, 杨金华. 顺层岩质边坡爆破的振动控制及损伤特性[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(1): 27-36. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0027-10
引用本文: 王智德, 夏元友, 周雄, 夏国邦, 杨金华. 顺层岩质边坡爆破的振动控制及损伤特性[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(1): 27-36. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0027-10
Wang Zhide, Xia Yuanyou, Zhou Xiong, Xia Guobang, Yang Jinhua. Blasting vibration control and damage characteristics of bedding rock slopes[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(1): 27-36. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0027-10
Citation: Wang Zhide, Xia Yuanyou, Zhou Xiong, Xia Guobang, Yang Jinhua. Blasting vibration control and damage characteristics of bedding rock slopes[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(1): 27-36. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0027-10

顺层岩质边坡爆破的振动控制及损伤特性

doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0027-10
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51374163

云南省交通运输厅2010科技专项项目 云交科2010(A)07-a

详细信息
    作者简介:

    王智德(1983—),男,博士

    通讯作者:

    夏元友,xiayy1965@126.com

  • 中图分类号: O381;TD235.1

Blasting vibration control and damage characteristics of bedding rock slopes

  • 摘要: 为了更好地了解顺层岩质边坡爆破开挖时振动速度的传播规律以及坡体的损伤程度,以云南省普宣高速公路顺层边坡爆破开挖为工程背景,利用声波测试结合监测点振动速度的方法,获取坡体不同深度的声速变化及不同位置的振动速度,分析不同药量下单次和多次爆破的坡体损伤范围以及振动速度的衰减规律。研究表明,爆破区任意点的振动速度与损伤深度存在对应关系:对单次爆破,振动速度与损伤深度呈线性关系,而对多次爆破,振动速度与损伤深度呈非线性关系;以声速降低率10%作为损伤界限,并作为爆破控制时,单次爆破对应的临界振动速度为11.54 cm/s,损伤半径为5.57 m;,基于首次爆破的多次爆破临界振动速度为24.20 cm/s,最大损伤半径为7.56 m,并由萨道夫基公式得到2种方式的最大起爆药量。
  • 图  1  测点(孔)布置示意图

    Figure  1.  Layout diagram of measuring points

    图  2  声波速度与测试孔深度的关系

    Figure  2.  Relation between acoustic velocity and test hole depth

    图  3  单次爆破的损伤范围

    Figure  3.  Damage region induced by single blasting

    图  4  最大药量与累积损伤区域的关系

    Figure  4.  Relation between largest doses and damage region

    图  5  多次爆破产生的累积损伤范围

    Figure  5.  Accumulative damage region after repeated blasting

    图  6  多次爆破最大药量与累积损伤区域的关系

    Figure  6.  Relation between largest explosive mass and damage region after repeated blasting

    图  7  测试孔深度与累积损伤度的关系

    Figure  7.  Relation between depth and accumulative damage level

    图  8  峰值振动速度与爆距的关系

    Figure  8.  Relation between peak vibration velocity and explosive distance

    图  9  振动速度与比例药量的关系

    Figure  9.  Relation between vibration velocity and scale explosive mass

    图  10  衰减参数与药量的关系

    Figure  10.  Relation between attenuation parameters and explosive mass

    图  11  单次爆破损伤深度、损伤半径与振动速度的关系

    Figure  11.  Relationbetween damage depth, radius and vibration velocity after single blasting

    图  12  多次爆破最大损伤深度、损伤半径与振动速度的关系

    Figure  12.  Relation between accumulative damage depth, radius and vibration velocity after repeated blasting

    图  13  爆破开挖示意图

    Figure  13.  Sketch map of slope blasting excavation

    表  1  爆破声波测试数据

    Table  1.   Test data of blasting sound wave

    Q/kg 测孔编号 R/m Hd/m ΔHd/m
    3.2第1次爆破 1-2 3.0 2.4
    2-3 2.4 2.6
    6-7 4.2 1.7
    7-8 4.8 1.1
    8-9 6.3 0.1
    9-10 7.3 0.0
    14-15 5.2 0.6
    16-17 8.8 0.0
    4.8第2次爆破 1-2 3.5 2.6 0.2
    2-3 2.8 2.9 0.3
    6-7 2.7 2.8 1.1
    7-8 3.5 2.5 1.4
    8-9 4.4 1.7 1.6
    9-10 5.3 1.0 1.0
    14-15 5.4 0.9 0.3
    16-17 9.6 0.0 0.0
    4.8第3次爆破 1-2 5.8 2.6 0.0
    2-3 4.8 2.9 0.0
    6-7 2.2 3.2 0.4
    7-8 2.7 2.9 0.4
    8-9 3.3 2.6 0.9
    9-10 4.2 2.0 1.0
    14-15 6.1 0.9 0.0
    16-17 10.1 0.0 0.0
    7.2第4次爆破 1-2 9.1 2.6 0.0
    2-3 8.1 2.9 0.0
    6-7 4.0 3.2 0.0
    7-8 3.2 3.4 0.5
    8-9 2.6 3.5 0.9
    9-10 2.3 3.6 1.6
    14-15 8.3 0.9 0.0
    16-17 11.4 0.0 0.0
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    表  2  声速变化率与损伤度汇总

    Table  2.   Acoustic velocity change rate and damage level

    H/m 第1次爆破 第2次爆破 第3次爆破 第4次爆破
    η D η D η D η D
    0.2 9.66 0.184 12.35 0.232 15.93 0.293 17.52 0.320
    0.4 10.21 0.194 12.03 0.226 16.76 0.307 18.36 0.334
    0.6 10.66 0.202 12.87 0.241 16.94 0.310 17.55 0.320
    0.8 11.12 0.210 13.75 0.256 16.70 0.306 18.49 0.336
    1.0 11.05 0.209 12.63 0.237 15.05 0.278 18.17 0.330
    1.2 9.21 0.176 11.99 0.225 13.62 0.254 20.45 0.367
    1.4 10.22 0.194 12.89 0.241 15.36 0.284 18.08 0.329
    1.6 10.75 0.204 14.61 0.271 16.48 0.302 17.89 0.326
    1.8 9.35 0.178 11.77 0.222 15.12 0.280 16.08 0.296
    2.0 7.23 0.139 11.04 0.209 12.52 0.235 14.11 0.262
    2.2 3.29 0.065 10.06 0.191 12.92 0.242 13.41 0.250
    2.4 2.98 0.059 10.55 0.200 11.93 0.224 13.15 0.246
    2.6 1.24 0.025 10.20 0.194 12.98 0.243 13.93 0.259
    2.8 2.72 0.054 10.11 0.192 12.70 0.238 14.52 0.269
    3.0 1.32 0.026 6.69 0.129 10.92 0.206 12.27 0.230
    3.2 2.70 0.053 5.58 0.108 8.72 0.167 9.41 0.179
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    表  3  爆破振动速度测试数据

    Table  3.   Test data of blasting vibration velocity

    Q/kg 测点 R/m Vv/(cm·s-1) Vh/(cm·s-1)
    3.2 1# 6.8 9.01 8.80
    2# 15.5 1.02 1.08
    3# 35.1 1.02 1.08
    4# 55.0 0.54 0.68
    5# 14.4 3.11 3.30
    6# 26.1 1.62 1.71
    7# 38.6 1.05 1.14
    4.8 1# 4.5 17.50 16.50
    2# 10.6 5.91 6.21
    3# 29.9 1.65 1.97
    4# 49.8 0.75 1.15
    5# 14.3 3.86 4.65
    6# 25.4 2.11 2.71
    7# 36.2 1.35 1.22
    4.8 1# 5.1 15.5 13.5
    2# 13.4 5.24 4.65
    3# 33.0 1.55 1.65
    4# 53.0 0.75 0.95
    5# 14.7 4.38 4.25
    6# 25.5 2.56 2.21
    7# 36.2 1.43 1.21
    7.2 1# 5.5 17.20 17.50
    2# 8.0 12.20 11.10
    3# 27.0 2.55 2.83
    4# 46.9 1.40 1.81
    5# 14.7 5.01 5.86
    6# 25.6 2.71 3.61
    7# 36.4 1.84 2.21
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    表  4  爆破振动速度数据回归结果

    Table  4.   Regression data of blasting vibration velocity

    爆破顺序 方向 衰减参数 相关系数
    K α
    第1次 垂直向 3.5 1.29 0.91
    水平向 54.5 1.21 0.95
    第2次 垂直向 61.8 1.26 0.97
    水平向 51.5 1.18 0.93
    第3次 垂直向 60.5 1.27 0.93
    水平向 51.1 1.16 0.95
    第4次 垂直向 60.1 1.21 0.92
    水平向 50.3 1.08 0.91
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-08
  • 修回日期:  2016-01-14
  • 刊出日期:  2017-01-25

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