地下洞室爆破振動(dòng)控制參數(shù)的確定

孫鵬輝　鄭　宇　宋雙杰

(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州　450003)

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地下洞室爆破振動(dòng)控制參數(shù)的確定

孫鵬輝鄭宇宋雙杰

(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州450003)

【摘要】大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)站工程毗鄰核電站，其地下洞室爆破施工須嚴(yán)格控制。通過設(shè)計(jì)初算、爆破試驗(yàn)和初期施工監(jiān)測確定爆破振動(dòng)參數(shù)，將回歸分析所得的參數(shù)用于爆破振動(dòng)控制中，滿足了振動(dòng)控制安全閥值的要求。

【關(guān)鍵詞】爆破； 振動(dòng)； 參數(shù)；分析

大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)站工程，位于大亞灣核電站以及嶺澳核電站的北部山地，其土建工程主要為用于中微子實(shí)驗(yàn)裝置裝配和運(yùn)行的地下試驗(yàn)大廳，連接隧道及地面設(shè)施。由于毗鄰核電站，地下洞室爆破施工須嚴(yán)格控制，其爆破振動(dòng)參數(shù)的確定經(jīng)過設(shè)計(jì)初算、爆破試驗(yàn)和施工監(jiān)測修正，最終使爆破振動(dòng)控制在限值之內(nèi)。

1工程概況

中微子實(shí)驗(yàn)站修建于大亞灣核電站以及嶺澳核電站的北部山中，圍巖為堅(jiān)硬完整的燕山期中細(xì)?；◢弾r和較軟弱粉砂巖。根據(jù)工程布置，與大亞灣核電站水平距離最近的是1號試驗(yàn)廳，距離360m。與嶺澳二期核電站水平距離最近的是2號試驗(yàn)廳，距離500m。施工隧道為地下洞室的施工通道，其進(jìn)口與大亞灣核電站水平距離為540m，與嶺澳一期核電站水平距離為590m，該處也最先施工，因此爆破試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在施工隧洞進(jìn)口附近的采石場。

核電站運(yùn)營單位提出的振動(dòng)安全控制標(biāo)準(zhǔn)的主要控制點(diǎn)為：大亞灣核電站核島，振動(dòng)加速度不超過0.01g；嶺澳核電站TB廠房，振動(dòng)速度不超過0.2cm/s；北區(qū)變電站，振動(dòng)速度不超過0.5cm/s。

2參數(shù)初算

2.1振動(dòng)速度

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最大速度表達(dá)式為：

(1)

式中Q——炸藥量，kg；

R——測點(diǎn)距爆源中心距離，m；

V——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最大速度，cm/s；

K、α——與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，一般通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，無試驗(yàn)資料時(shí)，可從規(guī)程規(guī)定的表格選取(見表1)。

表1　爆區(qū)不同巖性的K、α值

由于還沒進(jìn)行現(xiàn)場爆破試驗(yàn)，根據(jù)爆破點(diǎn)至被保護(hù)對象間地形地質(zhì)情況，結(jié)合已建工程附近爆破振動(dòng)監(jiān)測成果，施工隧道進(jìn)口開挖選取K=200、α=1.5，試驗(yàn)廳地下爆破開挖取K=100、α=1.3。振動(dòng)速度計(jì)算成果見表2。爆破位置不同，計(jì)算所得最小分段裝藥量也不一樣。

2.2振動(dòng)加速度

式(1)為薩道夫斯基公式，為爆破工程中普遍采用。對于爆破震動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最大加速度計(jì)算同樣適用，只是式中的K、α系數(shù)不同，應(yīng)通過試驗(yàn)確定。根據(jù)嶺澳核電站二期工程基礎(chǔ)爆破開挖資料，回歸得到的震動(dòng)衰減關(guān)系如下：

(2)

式中aV——垂直向峰值加速度，g；

aH——水平向峰值加速度，g；

無論在學(xué)習(xí)什么時(shí)，興趣都是小學(xué)生最大的動(dòng)力，而在節(jié)奏感的感知、學(xué)習(xí)當(dāng)中更是如此。因此，音樂教師在培養(yǎng)學(xué)生節(jié)奏感的過程中，也應(yīng)以生本理念為導(dǎo)向，巧妙結(jié)合學(xué)生喜好，注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)等，使最終的培養(yǎng)效果事半功倍，使學(xué)生的節(jié)奏感得到真正的提高。

Q——爆破藥量(分段爆破取最大段藥量)，kg；

R——爆源距，m。

根據(jù)以上公式進(jìn)行初算。振動(dòng)加速度計(jì)算成果見表2。

表2　施工爆破地震安全計(jì)算成果

3爆破試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)布設(shè)

上述初步計(jì)算的振動(dòng)控制參數(shù)，由于K、α系數(shù)是根據(jù)巖性因素來確定的，而且爆破安全規(guī)程中給定的K、α值范圍也較大，具有主觀性。為確定場地爆破振動(dòng)衰減規(guī)律，作為爆破施工方案的依據(jù)，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所進(jìn)行了爆破試驗(yàn)。

共進(jìn)行5次爆破試驗(yàn)，藥量分別為20kg、 30kg、10kg、35kg和40kg。根據(jù)爆破試驗(yàn)振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果，與核電安全有關(guān)的9個(gè)測點(diǎn)的控制參數(shù)均遠(yuǎn)小于要求閥值。

3.2參數(shù)確定

試驗(yàn)表明，兩條測線的加速度及速度的衰減規(guī)律相同。將兩條測線上所有測點(diǎn)綜合回歸分析，得到場區(qū)爆破振動(dòng)衰減規(guī)律。

(3)

式中VV——垂直向峰值速度，cm/s；

VH——水平向峰值速度，cm/s；

其他參數(shù)意義同前。

爆破試驗(yàn)區(qū)域在施工隧道進(jìn)口附近，故試驗(yàn)所回歸的爆破振動(dòng)衰減規(guī)律可以用于制定隧道施工初期的爆破設(shè)計(jì)。但隨著施工的進(jìn)展，爆破距離發(fā)生改變，振動(dòng)衰減規(guī)律將表現(xiàn)出差異性。因此在施工過程中加強(qiáng)有關(guān)控制點(diǎn)的監(jiān)測，進(jìn)一步分析爆破振動(dòng)衰減規(guī)律，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)方案。

4施工爆破控制

4.1施工驗(yàn)證

根據(jù)試驗(yàn)確定的參數(shù)，施工首次爆破為施工隧道進(jìn)口，采用臺(tái)階爆破法，下臺(tái)階周邊孔孔深為1.2m，掏槽孔孔深為2.0m，單段最大裝藥量為9.45kg，總裝藥量為16.8kg。根據(jù)爆破監(jiān)測結(jié)果，首次爆破時(shí)核島的振動(dòng)加速度最大值為0.00175g，占安全閥值0.01g的17.5%，其他部位振動(dòng)速度的最大值為0.122cm/s，占安全閥值的8.13%，爆破滿足安全要求。

由于分段爆破藥量小，導(dǎo)致隧道施工進(jìn)度慢，隨后逐步加大了單段裝藥量和總裝藥量，至第23次爆破，最大單段裝藥量和總裝藥量分別增加至21.6kg和99kg，單段最大裝藥量稍大于試驗(yàn)時(shí)20kg的最小裝藥量，監(jiān)測到核島的振動(dòng)加速度最大值為0.00463g，占安全閥值的46.3%，其他部位振動(dòng)速度的最大值為0.268cm/s，占安全閥值的17.86%。此時(shí)的裝藥量滿足全斷面爆破施工要求，工程進(jìn)入正常施工狀態(tài)。

4.2施工爆破分析

根據(jù)前23次爆破的監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)施工的藥量、爆源距、振動(dòng)數(shù)據(jù)等進(jìn)行回歸分析，回歸計(jì)算的振動(dòng)加速度公式與前期的爆破試驗(yàn)相同，振動(dòng)速度公式略有不同。在施工過程中根據(jù)回歸公式進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，既可以滿足爆破振動(dòng)控制要求，又可適當(dāng)增加裝藥量，滿足施工進(jìn)度要求。

5結(jié)語

大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)站工程的爆破振動(dòng)控制參數(shù)的確定經(jīng)歷了設(shè)計(jì)初算、試驗(yàn)確定和施工修正的過程，其核心是工程上廣泛采用的薩道夫斯基公式，而爆破試驗(yàn)是確定參數(shù)的必要手段。該工程爆破振動(dòng)參數(shù)的確定，可供相似工程參考。

參考文獻(xiàn)

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[3]中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所.大亞灣反應(yīng)堆中微子試驗(yàn)站土建配套工程爆破試驗(yàn)振動(dòng)監(jiān)測總結(jié)報(bào)告[R].武漢：中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所,2007：19.

[4]王志剛，莫振澤，孫建.洞室爆破施工振動(dòng)控制技術(shù)措施的研究.河南水利與南水北調(diào)[J].2009(2)：47.

Determination of underground cavern blasting vibration control parameters

SUN Penghui, ZHENG Yu, SONG Shuangjie

(YellowRiverSurveyPlanningandDesignCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,China)

Abstract:Daya Bay Neutrino Experiment Station Project is adjacent to nuclear plant. Its underground cavern blasting construction should be strictly controlled. The determination of blasting vibration parameters go through the process of design and initial calculation, blasting test and initial construction monitoring. Parameters by regression analysis are used for blasting vibration control, thereby meeting the requirements of vibration control safety threshold value.

Key words:blasting; vibration; parameters; analysis

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.017

中圖分類號：TV542

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號：1673-8241(2015)11-0054-03