高陡边坡开挖爆破震动控制分析

2012-10-27李东伟庞林祥

中国科技信息 2012年20期

关键词：震动高程岩体

李东伟庞林祥

北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083

高陡边坡开挖爆破震动控制分析

李东伟庞林祥

北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083

在爆破开挖施工过程中，除环境因素外，震动是施工现场的一个重要问题。为了在大规模开挖之后确保边坡稳定，减小爆破震动对周边环境的影响，需进行以爆破试验为基础的还原分析研究，以确定从最初挖掘作业开始到岩石爆破的作业过程中所产生的震动对于坡面稳定性的影响，并就爆破震动的情况进行预测和控制。本文从工程实践出发，在满足爆破效果的情况下，对爆破震动进行控制分析，得出了较为合理的爆破震动控制公式，对其他工程具有借鉴作用。

工程爆破；震动分析；边坡；公式

爆破施工对高陡边坡容易造成失稳破坏，导致开挖难度增大，因而爆破震动强度的预测与控制显得非常重要[1-2]。某水电站开敞式溢洪道出口设挑流鼻坎及消力塘，水流挑入消力塘内消能。消力塘纵横剖面均为梯形断面，底板高程575.00m，底板宽176.5m～191.05m，长311m～331m。左侧边坡最大高程835.8m，最大高差260.8m，按照1：0.9、1：0.7、1：0.5坡度、10m、15m分级向下开挖，整个坡面设计有喷锚支护，在高程680m高程以上增加深层锚索支护，680m高程以下进行锚筋桩支护。

1 工程地质

边坡的表浅部（垂直深度一般12m～48m）基本上在全、强风化岩体及卸荷带岩体内。上部沉积岩边坡由弱风化及微新岩体构成，岩体内发育的主要结构面有层面、层间挤压带（面）及节理，产状主要有：a.N36°～63°W，SW∠61°～73°；b.N0°～30°W，SW∠70°～85°；c.N0°～30°E，NW∠73°～85°。挤压面宽度一般2cm～5cm，挤压带宽一般5cm～20cm。有两条挤压带规模较大，一条宽度40cm～50cm，分布在T2m1-1层底部角砾岩之上的粉砂质泥岩内；另一条宽度80cm左右，分布于T2m1-2层底部砂砾岩之上的泥岩内。下部沉积岩边坡大部分为弱风化下部和微风化~新鲜岩体，岩体完整，以块状结构为主。

2 方案制定

2.1 试验目的

爆破试验的基本目的如下：

（1）评估当前爆破对上部边坡的影响；

（2）确定在特定地形、岩石特性以及爆破条件下，爆破震动的传播特性；

（3）评估相邻边坡可接受的震动标准，确保安全；

（4）确定安全有效的爆破方案及相应管理措施。

2.2 位置选定

在塘体边坡开挖至655m高程时，该高程以上形成了最大高差达185m的边坡。该位置以上的浅层支护已经完成，695m高程以上深层支护完成，正在进行680m高程到695m高程的深层支护。在655m高程细堆石料区（爆破细堆石料需要单耗较大）进行爆破试验，监测该部位爆破施工对于上部边坡的影响情况。详见位置示意图1。

图1 爆破试验区位置示意图（单位:m）

2.3 参数确定

大坝填筑细堆石料要求：最大粒径400 mm，级配连续，小于2mm的含量不超过5 %，填筑碾压后孔隙率n=22%～25%。

3 现场试验

为了确定爆破试验时，距离对爆破震动衰减特性的影响，现场采用CD-1型和CDJ-28型速度传感器、MCS-2000瞬态波形存储自记仪及装有MCS-2000分析软件的Evo-n110COMPAQ便携计算机进行数据采集，采集的数据详见表1。

表1 爆破试验成果表

4 试验结果及其分析

4.1 试验结果

试验过程中，严格按照试验方案操作。爆破方法合理，开挖爆破在坡体上产生的震动荷载得到了较好的控制，没有对上部岩体及支护产生明显影响，爆破的岩石经现场筛分试验显示满足设计要求。

对于岩质高边坡的爆破震动安全允许指标，设计部门提出允许的安全质点振速为10cm/s，但没有规定具体的监控部位。在文献[3]根据三峡工程边坡爆破震动观测资料及边坡变形安全监测信息，提出并采用的控制指标为：当爆心距10m～15m时，允许的爆破质点峰值振速为10cm/s～15cm/s，依据该指标[4]，爆破震动速度处于受控状态。

4.2 回归分析

根据现场试验数据，经过回归分析得出速度与距离之间的关系：