高永禄
云南工商学院，云南 昆明 651701
摘要：本论文在分析的过程中将安顺关花大道道路工程一标段高岩质边坡开挖当作研究背景，对岩质边坡深孔爆破过程进行了研究。研究结果表明：存在溶洞时爆炸导致岩体边坡中溶洞外侧岩体动应力较小，该侧岩体不易被破碎；若溶洞外侧岩体破碎，可以在溶洞区域减小药量进行爆破，避免产生大范围的飞石。研究成果对类似工程具有重要的指导和借鉴意义。
关键词：岩质边坡；溶洞；爆破；施工工艺；关键技术
1引言
处于喀斯特地貌中开启爆破施工作业的时候，爆破施工会因为溶洞的存在而伴有着一种相对较大的不确定性，令爆破施工的难以层次提升[1-3]。本论文在研究某高速公路岩质边坡开挖为选题背景，且单独针对于此爆破体过程中溶洞对岩体边坡开挖效果的直接影响和间接影响进行分析，另基于有限元对岩质边坡深孔爆破过程而完善一系列地数值模拟过程，最终才能改进爆破施工关键技术。
2工程概况
本项目为某高速公路段边坡一标段，该标段起点桩号为K0+015.902，终点桩号为K15+300，主线长度15.284公里（含长链K11+599.182～K11+598.275），设计等级为城市主干路，设计速度60km/h，该标段范围内有多个岩质边坡，最高挖方高度达59m，同时该工程多处边坡临界高压线、民房、省道等对爆破敏感建（构）筑物。由于所开挖的边坡远处有省道，在爆破时不宜产生过多的飞石，边坡开挖采用深孔控制爆破施工。根据现场情况，拟采用的爆破参数为：孔径80mm，排距2.5m，孔距3.0m，孔深10m，封堵长度2.5m，最小抵抗线2.5m。
3溶岩岩质边坡爆破有限元模拟
3.1 溶岩岩质边坡爆破模型的建立
若要对爆破作业发生过程时溶洞对边坡开挖的实际影响，此时我们采取两种不同的分析工况，其一是溶洞不存在的情况，另外一种是装药正好通过溶洞的情形。
在分析的过程中需要对爆破过程加以考虑，溶洞在靠近临空面时对爆破的影响相对来说过于明显，所以此时需要对临空面附近实际存在的溶洞情况加以重点分析，为了便于分析过程需要将半边溶洞建立于此，图1（a）已表明了设计内容。为了让整个内容更加简单化，溶洞通常塑形为椭圆形，溶洞高为2.5m，半宽为1.6m，上台阶面与溶洞顶部两者的间距为4500mm，和临空面的最小间距为900mm，黏土之时溶洞内部的主要填充物。于不同的两种工况下，炮孔的半径是0.04m，斜孔爆破是主要采取的方式，边坡坡比值刚好为1，炮孔与边坡临空面两者的艰巨为2500mm，即最小抵抗线也是2500mm。除了网格划分之外，数值模型也采用的是四边形单元，为了让计算精度提升，研究人员需要于炮孔附近的网格加密，所有模型一共划分成为了3709个相同的单元，边界需要使用到投射边界，下图1（b）表明了总体数值模型图。
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图1 溶岩岩质边坡爆破模型
3.2 计算结果分析
如果要全面描述岩体可能发生破坏过程，其中一个重要参数为爆破过程中岩体应力分布，本论文在分析计算的过程中使用了有限元，由此对爆炸过程中岩体内部的最大动应力分布加以阐明同描述：倘若此时未曾存在溶洞工况下，下图2（a）所表达的是此状况下动应力分布，相反地，下图2（b）为有溶洞工况动应力分布。在对比分析两张图可知，如果此时溶洞时岩体剥离区内动应力值相对较大是不存在的，而且沿着炮孔方向动应力的分布相对来说比较均匀，这足以表明了下图2（a）所表明的爆破后岩体破碎较为均匀；如果溶洞存在的时候，爆破剥离区内部的动应力也必将变大，然而，因为溶洞的影响必将会产生分布不均匀的被爆破剥离区岩体动应力沿炮孔方向，即造成动应力相对较大的区域破碎效果较为明显，但是动应力较小区域的破碎效果极差，进而让较大的块体形成。
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图2爆炸载荷下岩质边坡动应力分布
5结论
本文以某高速公路一标段高岩质边坡开挖为背景，专门针对爆破体过程中溶洞对岩体边坡开挖效果的直接影响同间接影响，此过程需使用有限元而针对岩质边坡深孔爆破过程加以数值模拟，研究表明：当溶洞存在的时候，爆炸应力于存在溶洞时，由于爆炸应力波在溶洞边界被反射，这将直接会造成分布不均匀的被爆破岩体的内部动应力产生，进而造成岩体边坡内部溶洞外侧岩体动应力相对不大，因此该侧岩体于一般情况下是不容易发生破碎的。
参考文献：
[1]陈述云，提高喀斯特岩层台阶爆破效益的技术分析与探讨[J].有色金属（矿山部分），2000（4）：21-23.
[2]余红兵，刘强，陶铁军，等，喀斯特溶洞对爆破施工影响的数值模拟研究[J].矿业研究与开发，2017，37（2）：4-9.
[3]高远，陈清作，林贵松，等，喀斯特地貌综合管廊爆破施工关键技术[J].施工技术，2017（13）：146-148.
[高永禄，1988年10月生，男，汉族，硕士研究生，云南工商学院讲师，2012年毕业于云南农业大学，农业水利工程专业，从事水利工程和岩土工程的教学工作。联系地址：云南省昆明市嵩明县杨林职教园区官军路，邮编：651701。]