岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 490-500.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0147

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

岩体性能变化条件下台阶爆破根底的 产生机制研究

魏东1, 2, 3，陈明1, 2，卢文波1, 2，李康贵1, 2，王高辉1, 2   

  1. 1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072； 3. 湖北交投建设集团有限公司，湖北 武汉 430070
  • 收稿日期:2021-01-26 修回日期:2022-05-05 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-15
  • 通讯作者: 陈明，男，1977年生，博士研究生，教授、博士生导师,从事水利水电工程施工、岩石动力学方面的教学与研究工作。E-mail: 108579303@qq.com E-mail:whuchm@whu.edu.cn
  • 作者简介:魏东，男，1994年生，博士研究生，主要从事水利水电工程施工技术及岩石动力学方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No.51779193，No.51979205）。

Formation mechanism of blasting tight bottom caused by lithologic change

WEI Dong1,2,3, CHEN Ming1, 2, LU Wen-bo1, 2, LI Kang-gui1, 2, WANG Gao-hui1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China; 2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering of Ministry of Education, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China; 3. Hubei Communications Investment Construction Group Co., Ltd. Wuhan, Hubei 430070, China
  • Received:2021-01-26 Revised:2022-05-05 Online:2022-06-30 Published:2022-07-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51779193, 51979205).

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摘要： 爆破根底会严重影响深孔台阶爆破效果及后续施工工序。结合台阶爆破岩体破坏特征及结构动力学理论，将多自由度体系结构动力法应用于台阶爆破的结构受力分析中，研究了岩体力学性能变化对台阶底部岩体破坏、根底形成的影响机制。结果表明：当台阶中部岩体力学性能降低50%时，岩性软弱段会弱化上部荷载对底部岩体的破坏作用，使底部岩体剪力最大削弱7.8%、弯矩减小6.6%，受力减弱使得根底形成机率增加，并且这种弱化作用随着岩体力学性能的降低而显著增大；而当台阶底部岩体力学性能增强时，可小幅度增大底部岩体的内力，但因材料强度大幅提高，岩体破坏难度增大，从而较易形成爆破根底。进一步利用岩体结构破坏准则分析了不同因素对台阶根底形成的影响机制，发现岩性分布不均及其引起的结构刚度、底部受力条件变化是导致根底形成的主要原因，通过调整起爆点高度可以减小中部岩性软弱段对底部岩体的受力影响，采取增加底部岩体受力条件及减小底部岩体结构刚度的工程措施也能增加底部岩体破坏程度，避免爆破根底的形成，相关研究成果可供类似工程参考。

关键词: 台阶爆破, 岩体, 根底, 结构动力学, 控制方法

Abstract: The emergence of blasting tight bottom seriously affects the effect of bench blasting and subsequent construction procedure. The dynamic analysis method of multi-degree of freedom system is applied to the structural stress analysis of bench blasting, and the influence mechanism of lithologic change on the formation of blasting tight bottom is analyzed based on the structural characteristics of the rock mass. The results indicate that 50% weakening of the lithology of the middle rocks could increase damage difficulty of bottom rock, because the shear force of rock mass at the bottom is reduced by 7.8% and the bending moment is reduced by 6.6%. And the weakening effect increases with the decrease of mechanical properties of rock mass. In addition, the strengthening of the lithology of the bottom rocks could increase the internal force of bottom rock slightly, but rock strength is greatly improved, which makes the bottom rock more difficult to break. Furthermore, the influence mechanism of different factors on the formation of blasting tight bottom is analyzed based on the rock mass structure failure criterion. It is found that the uneven distribution of lithology and the changes of structural stiffness and bottom stress conditions are the main reasons for the formation of bench foundation. Adjusting the initiation point below the bench can weaken the influence of weak-lithology segment. Increasing the stress conditions and reducing the structural stiffness of the bottom rock mass can also avoid the formation of blasting tight bottom. The relevant research results can provide reference for similar projects.

Key words: bench blasting, rock mass, toe rocks, structural mechanics, control method

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