山岭隧道的常规施工方法

第三章山岭隧道的常规施工方法第一节概述第二节新奥法的概念、基本内容和要求第三节新奥法的基本原理第四节新奥法施工基本方法第五节钻眼与爆破的一般知识第一节概述一、隧道设计施工的两大理论及其发展过程隧道及地下洞室工程，其核心问题，是开挖和支护两个关键工序。即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护；若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。

一种理论是“松弛荷载理论”：20年代提出的。其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支承。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。

返回另一种理论是“岩承理论”：50年代提出的现代支护理论。其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。由上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理；而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承载能力的充分利用。表3－1－1是对两大理论体系的比较说明。松弛荷载理论岩承理论认识围岩产生围岩压力，支护结构承受围岩压力围岩不但产生围岩压力，而且承受围岩压力，还承受大部分的围岩压力。力学原理“荷载—结构”力学体系“围岩—支护”力学体系支护临时支撑和整体式厚衬砌作为永久性支护。初期支护采用喷锚支护，二次衬砌采用整体式混凝土衬砌开挖分部开挖，钻爆法和中小型机械开挖采用大断面开挖理论基础传统矿山法新奥法

二、山岭隧道的常规施工方法

传统的矿山法和新奥法作为施工方法，人们习惯上将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”；而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。“松弛荷载理论”就是在传统矿山法的基础上提出来的，而“岩承理论”则是在新奥法的基础上提出来的。(一)传统矿山法：人们在长期的施工实践中发展起来的。

传统的矿山法是以松弛荷载理论为基础，采用钻爆法开挖，以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。(二)新奥法：即奥地利隧道施工新方法(NewAustrianTunnelMethod，简称为NATM)，是奥地利学者腊布希维兹首先提出的。新奥法是以岩承理论为基础，采用钻爆法开挖，以喷锚作为主要支护手段，通过监控量测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。下一张上东峪隧道施工现场返回喷锚支护施工返回技术人员在兰新铁路第二双线

乌拉泊隧道进口处监控量测下一张测量隧道洞内拱顶下沉下一张记录隧道道监控量量测应力力变化返回第二节新新奥奥法的概概念、基基本内容容和要求求一、新奥奥法的概概念新奥法与与传统方方法相比比最根本的的区别在于，传统矿山山法把围岩看看作荷载载的来源源，其围围岩压力力全部由由支护结结构承担担；围岩岩被视为为松散结结构，无无自承能能力。而而新奥法恰恰相反反，它把把支护结结构和围围岩本身身看作一一个整体体，二者者共同作作用达到到稳定洞洞室的目目的，而而且大部部分围岩岩压力是是由围岩岩体本身身承担的的，支护护结构只只承担了了少部分分的围岩岩压力。。新奥法的的概念：根据弹弹塑性理理论，以以岩石力力学为基基础提出出支护结结构的支支护参数数，开挖挖后及时时采用柔柔性支护护，在尽尽量抑制制围岩变变形、积积极发挥挥围岩自自承能力力的同时时，依靠靠现场量量测来指指导隧道道的设计计和施工工。二、新奥奥法的基基本内容容1.开挖作业业宜采用用对围岩岩扰动较较小的控控制爆破破和较少少的开挖挖步骤，，避免过过度破坏坏岩体的的稳定。。2.隧道的开开挖应尽尽量利用用围岩的的自承能能力，充充分发挥挥围岩的的自身支支护作用用；3.根据围岩岩级别，，采用不不同支护护类型和和参数，，及时施施作密贴贴于围岩岩的柔性性支护，，以控制制围岩的的变形和和松弛；；4.在软弱破破碎地段段，使断断面及早早闭合，，从而有有效发挥挥支护体体系的作作用，保保证隧道道的稳定定性；5.二次衬砌砌原则上上是在围围岩和初初期支护护变形基基本稳定定的条件件下修建建，使围围岩和支支护结构构形成一一个整体体，从而而提高支支护体系系的安全全度；6.尽量使开开挖后的的隧道断断面周边边轮廓光光滑、圆圆顺，避避免棱角角突变处处应力集集中；7.在施工中中对围岩岩和支护护结构进进行合理理的监控控量测，，以便能能够合理理安排施施工程序序，修正正不合理理的设计计和施工工方法。。三、我国国实施新新奥法的的基本要要求1.在开挖过过程中，，尽量减减少对围围岩的扰扰动，为为此必须须采用光面爆破破或预裂爆爆破，以以维护围围岩的自自承能力力；2.开挖时尽尽量采用用大断面面、少分分部的开开挖方法法，降低低围岩内内部应力力重分布布的次数数，以利利于最大大限度地地利用围围岩的承承载力；；3.根据围岩岩特征，，采用不不同的支支护类型型和支护护参数，，及时施施作喷锚锚支护，，抑制围围岩的松松弛和变变形；4.在施工过过程中，，以量测测手段修修正设计计和施工工，做到到既经济济合理，，又安全全可靠；；5.根据量测测数据，，在确认认初期支支护变形形收敛后后，进行行二次灌灌筑混凝凝土衬砌砌。光面爆破破效果图图返回第三节新新奥奥法的基基本原理理一、坑道道开挖后后的应力力状态隧道是修修建在具具有原始始应力的的岩体中中的。坑坑道开挖挖前，岩岩体处于于初始状状态，也也叫一次次应力状状态。在在理论分分析中，，只按静静水压力力的分布布形式来来考虑围围岩的自自重应力力。初始始应力为为坑道开挖后后，围岩的的应力及位位移，按照照围岩的强强度不同有有两种情况况。1.围岩强度较较开挖后的的围岩应力力高，坑道开挖挖后围岩仍为弹弹性状态，坑道可能能由于爆破破影响而有有少许松弛弛，但仍为为稳定状态态。2.开挖后的围围岩应力超超过围岩强强度，坑道围岩的一部部分处于塑塑性以至松松弛状态，坑道将产产生塑性滑滑移、松弛弛或破坏。。影响开挖后后应力状态态的因素很很多，为便便于理论分分析，多按按以下假定定进行计算算：1.坑道形状为为圆形；2.围岩为均质质的、各向向同性的连连续介质；；3.只考虑自重重造成的初初始应力；；4.坑道位于一一定深度，，视为无限限体中的孔孔洞问题。。(一)坑道开挖后后的弹性应应力状态如图3-3-1所示，半径径为圆形坑坑道开挖后后，根据弹弹性力学的的理论推导导围岩中的的二次应力力状态为下一张图3－3－1坑道围岩的的应力场返回围岩中径向向位移为如对坑道周周边施以均均匀的径向向支护阻力力pr0，则围岩内内部应力为为相应的径向向位移为(二)坑道开挖后后的弹塑性性二次应力力状态当隧道埋深深较大，或或埋深不大大而围岩强强度较低时时，围岩中的应应力可能超超过围岩强强度。此时坑道道有两种破破坏形式：：一是在坚坚硬、脆性性整体的围围岩中，产产生岩爆、、剥离等脆脆性破坏；；二是在坑坑道附近围围岩内形成成塑性应力力区域，产产生塑性剪剪切滑移破破坏。根据弹性理理论，在不不加支护阻阻力的前提提下，塑性性区内应力力为塑性区以外外仍为弹性性区，弹性性区应力为为当R=R0时，可求出塑性性区半径R0为图3-3-2为某一圆形形坑道围岩岩的应力分分布图，由由图可概略略了解圆形形坑道开挖挖后，围岩岩应力的分分布情况。。图3－3－2圆形坑道围围岩的应力力分布当坑道周边边有均匀的的径向支护护阻力Pr0时，塑性区区内的应力力为假定塑性区区岩体为不不可压缩，，则可求出出塑性区岩岩体的径向向位移坑道壁面径径向位移ur0为二、支护阻阻力与塑性性区域的关关系支护阻力pr0与塑性区半半径R0之间的关系系当Pr0=0，即无支护护阻力时，，塑性区半半径最大，，其值为当R0=r0，即形不成成塑性区时时，坑道开开挖后的围围岩仍处于于弹性应力力状态，为为此必须在在坑道开挖挖后立即提提供支护阻阻力，该阻阻力为支护护阻力的最最大值Pr0max。由以上支护护阻力与塑塑性区半径径的关系，，我们可得得出以下结结论：1．径向支护护阻力Pr0与塑性区域域的大小密密切相关，，Pr0越大，R0越小；Pr0越小，R0越大。这充充分说明径径向支护阻阻力对塑性性区的发展展能起到限限制作用。。2．正是因为为在坑道围围岩内形成成了塑性区区，才使得得围岩内应应力通过塑塑性区得以以释放，因因此又称塑塑性区域为为防护区，，这也说明明隧道的主主要承载结结构是围岩岩体本身。。3．围岩压力力由塑性区区释放后大大大降低，，正因为如如此，我们们才能够做做到用较小小的支护阻阻力达到围围岩稳定的的目的。【例3-3-1】某隧道埋深深为500ｍ，隧道开开挖半径为为3.2ｍ，围岩容容重=18kN/ｍ3，内摩擦角角=27.5°，粘结力=0.5ＭPa，变形系数数=0.15×104ＭPa，泊松比=0.38。求支护阻阻力与塑性性区半径及及相应周边边位移，并并绘制支护护阻力与位位移的关系系曲线。[解]围岩初始应应力ＭPa令得ｍ，即塑性性区最大厚厚度为当按1、3/4、1/2、1/4分别算出列于表3-3-1中。、、

(ＭPa)01.12.23.34.4

(ｍ)8.725.594.353.663.2(cm)10.14.12.51.81.4按照表列数数值可绘成成曲线，如图图3-3-3所示图3－3－3Pr0——ur0曲线返回三、新奥法法的基本理理论(一)围岩岩体是是隧道承载载的主要部部分图3－3－3(二)用最小的支支护阻力设设计支护结结构图3－3－4(三)控制围岩的的初始变形形(四)适应围岩的的特性，采采用薄层柔柔性的支护护结构(五)采用量测来来检验设计计并指导施施工图3－3－4支护关系图图返回第四节新新奥法施施工基本方方法一、新奥法法施工程序序与原则新奥法的施施工过程主主要包括：：开挖、初初期支护、、构筑防水水层、二次次模筑混凝凝土衬砌四四部分。(一)新奥法施工工程序1．开挖为了充分利利用围岩的的自承能力力，尽量采采用较大断断面进行开开挖，地质质条件较差差时可采用用台阶法开开挖或分部部环形开挖挖。爆破宜宜采用光面面爆破或预预裂爆破。。2．初期支护初期支护包包括下列各各个工序：：一次喷射射混凝土，，打锚杆，，设置钢筋筋网，必要要时架设钢钢支撑，二二次喷射混混凝土等。。下一张隧道开挖返回喷射混凝土土返回3.构筑防水层层在初期支护护完成后，，临近二次次衬砌前构构筑防水层层。4．二次模筑混混凝土衬砌砌当围岩与初初期支护变变形收敛后后，用模筑筑混凝土构构筑二次衬衬砌。（二）新奥奥法施工基基本原则隧道施工采采取的基本本原则，可可以概括为为“少扰动动、早喷锚锚、勤量测测、紧封闭闭”四句话话十二个字字。二、新奥法法基本施工工方法下一张防水层返回永和隧道衬衬砌模板台台车返回隧道施工方方法的选择择，主要取取决于隧道道的地质条条件、隧道道长度与工工期要求，，同时应结结合机具设设备情况、、材料供应应情况以及及施工技术术水平等因因素综合考考虑。隧道施工方方法，按开开挖隧道的的横断面分分部情形来来分，可分分为全断面面法、台阶阶法、分部部开挖法等等。(一)全断面开挖挖法（fullfaceexcavationmethod）全断面一次次开挖法就就是按照隧隧道设计轮轮廓一次爆爆破开挖成成型，然后后修筑衬砌砌的施工方方法，如图3-4-2所示。1.施工顺序(1)用钻孔台车车钻眼，然然后装药联联线；(2)退出钻孔台台车，引爆爆炸药，开开挖出整个个隧道的断断面轮廓；；(3)排除危石，，安装拱部部锚杆(必要时)和喷射第一一层混凝土土；(4)装碴、运碴碴；(5)安装边墙锚锚杆(必要时)和喷射第一一层混凝土土；(6)拱、墙喷射射第二层混混凝土(必要时)；(7)按上述工序序开始下一一轮循环作作业；(8)在围岩和初初期支护基基本稳定后后，或按施施工组织要要求的日期期施做二次次模筑混凝凝土衬砌及及灌筑隧道道底部混凝凝土。2.适用条件(1)Ⅰ～Ⅲ级整体性好好的围岩。。用于Ⅳ级围岩时，，围岩应具具备从全断断面开挖后后到支护前前这一时间间内，保持持其自身的的稳定；l-全断面开挖挖；Ⅱ-衬砌。图3-4-2全断面一次次开挖法2.有大型施工工机械；3.隧道长度或或施工区段段长度不宜宜太短，根根据经验一一般不应小小于1km，否则，采采用大型机机械化施工工经济性较较差。返回以凿岩台车车为龙头的的单线隧道道快速施工工机械化作作业线机械化出渣渣作业线凿岩台车作作业机械化衬砌砌作业线3.施工特点(1)工序少，便便于施工组组织和管理理；(2)开挖一次成成型，对围围岩扰动小小，有利于于围岩稳定定；(3)开挖断面大大，可采用用深孔爆破破以提高爆爆破效果，，加快掘进进速度。如如大瑶山双双线隧道施施工中最深深钻孔达5.15ｍ，单口月月成洞达150~240ｍ；(4)作业空间大大，有利于于采用大型型施工机械械设备，实实现综合机机械化施工工，从而提提高劳动生生产率，减减轻施工人人员的劳动动强度，降降低工程造造价。(二)台阶法（stepcutmethod）台阶法根据据台阶长度度不同，可可划分为长长台阶法、、短台阶法法和超短台台阶法三种种，如图3-4-3所示。转到下张1、3--开挖；Ⅱ、Ⅳ、V--衬砌。图3-4-3台阶法返回在施工中选选用何种台台阶，应根根据下面两两个条件来来确定：1.初期支护形形成闭合断断面的时间间要求，围围岩稳定性性越差，要要求闭合时时间越短；；2.上部断面施施工所采用用的开挖、、支护、出出碴等机械械设备所需需空间大小小的要求。。台阶法施工工中，开挖挖下部断面面时应注意意以下事项项：1.下部断面开开挖时，应应注意上部部的稳定。。若围岩稳稳定性较好好，则可以以分段顺序序开挖；若若围岩稳定定性较差，，则应缩短短下部掘进进循环进尺尺；若围岩岩稳定性更更差，则可可以左右错错开，或先先拉中槽后后挖边帮。。2.下部部边边墙墙开开挖挖后后必必须须立立即即施施作作初初期期支支护护。。3.施工工量量测测应应及及时时跟跟上上，，当当发发现现围围岩岩的的位位移移速速率率增增大大时时，，应应立立即即闭闭合合仰仰拱拱以以增增加加结结构构的的刚刚度度。。4.要解解决决好好上上、、下下半半断断面面作作业业的的相相互互干干扰扰问问题题。。尤尤其其短短台台阶阶法法干干扰扰较较大大，，要要做做好好作作业业组组织织。。对对于于长长度度较较短短的的隧隧道道，，可可将将上上半半断断面面贯贯通通后后，，再再进进行行下下半半断断面面施施工工。。台阶阶法法开开挖挖上上半半断断面面(三)分部部开开挖挖法法（（subsectionexcavationmethod）1.环形形开开挖挖留留核核心心土土法法（ringexcavationleavecoresoilmethod）这种种方方法法一一般般将将开开挖挖断断面面分分成成环环形形拱拱部部、、上上部部核核心心及及下下部部台台阶阶三三部部分分，，如如图3-4-4所示示。。(1)施工工程程序序：：①用用人人工工或或单单臂臂掘掘进进机机开开挖挖环环形形拱拱部部；；②架架立立钢钢支支撑撑挂挂钢钢丝丝网网，，喷喷射射混混凝凝土土；；③在在拱拱部部初初期期支支护护保保护护下下，，用用挖挖掘掘机机或或单单臂臂掘掘进进机机开开挖挖核核心心土土和和下下部部台台阶阶；；④随随即即接接长长边边墙墙钢钢支支撑撑挂挂网网喷喷射射混混凝凝土土，，并并进进行行封封底底；；⑤根根据据围围岩岩和和初初期期支支护护变变形形情情况况或或施施工工安安排排，，施施做做二二次次模模筑筑混混凝凝土土衬衬砌砌。。1、2、3、5、6--开挖挖；；Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ--衬砌砌。。图3-4-4环形形开开挖挖留留核核心心土土法法(2)特点点：：①由由于于拱拱部部开开挖挖高高度度较较小小及及地地层层比比较较松松软软，，锚锚杆杆易易失失效效，，所所以以一一般般不不设设置置锚锚杆杆。。②环环形形开开挖挖留留核核心心土土法法，，因因上上部部留留有有核核心心土土以以支支挡挡开开挖挖工工作作面面，，且且施施工工时时能能迅迅速速及及时时地地施施作作拱拱部部初初期期支支护护，，所所以以开开挖挖工工作作面面稳稳定定性性好好。。返回回下一一张张人工工开开挖挖隧隧道道环环形形拱拱部部返回回③核核心心土土和和下下部部台台阶阶开开挖挖都都是是在在拱拱部部初初期期支支护护保保护护下下进进行行的的，，施施工工比比较较安安全全。。④拱拱部部长长度度可可加加长长，，能能减减少少上上、、下下台台阶阶施施工工干干扰扰，，施施工工机机械械化化程程度度较较高高，，能能加加快快施施工工速速度度。。2.侧壁壁导导坑坑法法（sidedriftmethod）此法法根根据据侧侧壁壁导导坑坑开开挖挖的的个个数数，，分分为为单单侧侧壁壁导导坑坑法法及及双双侧侧壁壁导导坑坑法法两两种种。。(1)单侧侧壁壁导导坑坑法法（（singlesidedriftmethod）这种种方方法法一一般般将将断断面面分分成成三三个个部部分分，，即即侧侧壁壁导导坑坑1、上上台台阶阶3、下下台台阶阶5，如如图3-4-5所示示。。(2)双侧侧壁壁导导坑坑法法(眼镜镜法法)（bothsidedriftmethod）这种种方方法法将将整整个个断断面面分分成成四四个个部部分分：：左左右右侧侧壁壁导导坑坑1、上上台台阶阶3、下下台台阶阶5，如如图3-4-6所示示。。转到到幻灯灯片片52下张张三线大跨隧隧道双侧壁壁导坑法施施工返回1、3、5、6-开挖；Ⅱ、Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ-衬砌。图3-4-5单侧壁导坑坑法1、3、5、6--开挖；Ⅱ、Ⅳ、Ⅶ--衬砌。图3-4-6双侧壁导坑坑法返回3.中隔壁法（（centerdissepimentmethod）这种方法是是：在软弱弱围岩大跨跨隧道中，，将断面从从中间隔开开，分成四四个部分，，上半断面面左右分成成1、4，下半断面面左右分成成2、5，如图3-4-7所示。中隔隔壁法适用用于断面跨跨度大，地地表沉陷量量要求较小小的软弱围围岩中的浅浅埋隧道。。4.中洞法（centerdriftexcavationmethod）在连拱隧道道或半线隧隧道的喇叭叭口地段，，先开挖两两洞之间的的立柱(或中墙)部分，完成成立柱(或中墙)混凝土浇筑筑后，再进进行左右两两洞开挖的的施工，如如图3-4-8所示。转到下张下一张中洞法施工工返回1、2、4、5、8-开挖；Ⅲ、Ⅵ、Ⅶ-衬砌。图3-4-7中隔壁法1、2、4、6-开挖；Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ-衬砌。图3-4-8中洞法返回(右上)运用“双侧侧壁导坑法法”修建国国内第一大大跨双连拱拱的公路隧隧道—最大开挖跨跨度32.6米的京珠高高速公路五五龙岭隧道道，1998年10月开工，1999年11月全隧贯通通（左下）国国内第一座座海底储气气工程—汕头LPG工程，1997年10月开工，1999年12月建成CRD工法超浅埋埋大跨度施施工技术大跨隧道软软弱围岩施施工第五节钻钻眼与爆破破的一般知知识隧道施工常常用的掘进进方式有钻钻眼爆破掘掘进、掘进进机掘进、、人工掘进进三种掘进进方式。一一般山岭隧隧道最常用用的是钻眼眼爆破掘进进。一、钻眼机机具（凿岩岩机）1.钻头和钻杆杆钻头直接连连接在钻杆杆前端(整体式)或套装在钻钻杆前端(组合式)，钻杆尾则则套装在凿凿岩机的机机头上，钻钻头前端则则镶入硬质质高强耐磨磨合金钢凿凿刃。凿刃起着直直接破碎岩岩石的作用用。转到下张返回凿刃的种类按其其形状可分分为片状连连续刃及柱柱齿刃(不连续)两类。片状状连续刃又又有一字形形、十字形形等几种布布置形式；；柱齿刃又又有球齿、、锥形齿、、楔形齿等等形状之分分。1.风动凿岩机机风动凿岩机机俗称风钻钻，它是以以压缩空气气为驱动力力，见图3-3-2。2.液压凿岩机机液压凿岩机机是以电力力带动高压压油泵，通通过改变油油路，使活活塞往复运运动，实现现冲击作用用。下一张十字形刃钻钻头、柱齿齿刃钻头、、一字形刃刃钻头返回图3-3-2风动凿岩机机返回下一张钻孔返回液压凿岩机机与风动凿凿岩机比较较，具有以以下主要特特点：(1)动力消耗耗少，能能量利用用率高。。(2)凿岩速度度快。(3)液压凿岩岩机的液液压系统统设计配配套合理理，能自自动调调节冲击击频率、、扭矩、、转速和和推力等等参数，，适应不不同性质质的岩石石，以提提高凿岩岩功效，，且润滑滑条件好好，各主主要零件件使用寿寿命较长长。(4)环境保护护较好。。(5)液压凿岩岩机构造造复杂，，造价较较高，重重量大，，附属装装置较多多，多安安装在台台车上使使用。3.凿岩台车车将多台凿凿岩机安安装在一一个专门门的移动动设备上上，实现现多机同同时作业业，集中中控制，，称为凿凿岩台车车。凿岩台车车按其走走行方式式可分为为轨道走走行、轮轮胎走行行式及履履带走行行式；按按其结构构形式可可分为实实腹式、、门架式式两种。。图3-3-4是工程中中应用较较多的实实腹式轮轮胎走行行的全液液压凿岩岩台车。。图3-3-4凿岩台车车(实腹、轮轮行)下一张新型凿岩岩台车下一张全液压履履带式凿凿岩台车车下一张履带式凿凿岩台车车下一张二、爆破破作用炸药的爆爆炸反应应是极为为迅速的的，一旦旦激起爆爆炸，则则能在瞬瞬间产生生大量的的高温高高压的爆爆炸气体体，在极极短的时时间内能能释放出出大量能能量而对对周围介介质产生生巨大的的破坏作作用。爆炸生成成的高压压气体以以突然冲冲击的方方式作用用在其周周围的介介质上，，产生强强大的冲冲击波(动压力)。这种冲冲击波以以同心圆圆的形式式按辐射射状向四四周介质质传播，，冲击波波是破坏坏周围介介质的主主要因素素。爆炸炸生成的的气体(作用在周周围介质质上的膨膨胀力或或称静压压力)也是对介介质产生生破坏作作用的重重要因素素。冲击波和和膨胀力力在介质质中呈辐辐射状传传播，传传播速度度随着远远离药包包中心而而逐渐减减弱，故故周围介介质受破破坏的程程度也随随着远离离药包而而逐渐减减小。药药包破坏坏区域可可划分为为三个不不同破坏坏程度的的区域和和一个震震动区域域，如图3-3-5所示。图3-3-5药包的破破坏作用用R1-压缩粉碎碎圈；R2-抛掷圈；；R3-破裂圈；；R4-震动圈三、临空空面与爆爆破漏斗斗1．临空面面：（自自由面freeface）是指暴暴露在大大气中的的开挖面面。临空空面越多多，爆破破效果越越好。2．爆破漏漏斗：（（demolishfiller）在有临空空面的存存在的情情况下，，药包在在介质中中爆炸能能量就会会在靠近近临空面面的一侧侧实现爆爆破抛掷掷，在药药包和临临空面之之间被炸炸成一个个漏斗形形凹槽，

图3-5-6爆破漏斗3.爆破漏斗几何何要素：（1）最小抵抗线线W：为药包中心心至临空面的的最短距离。。（2）爆破漏斗半半径r：药包中心到到爆破漏斗边边沿的水平距距离。（3）破裂半径R：药包中心到到爆破漏斗边边沿的距离。。（4）爆破作用指指数n：爆破漏斗半半径r与最小抵抗线线W之比值(n=r/W)。其大小代表表药包的爆破破能力。当n=1时，称为标准准抛掷爆破；；当n＞1时，称为加强强抛掷爆破；；当0.75＜n＜1时，称为减弱弱抛掷爆破；；当n≈0.75时，称为松动动爆破；当n＜0.75时，称为压缩缩爆破，此时时只在药包附附近破碎一小小部分岩石形形成空洞，而而不能使临空空面的岩石发发生破坏。在在隧道工程中中常采用松动动爆破或减弱弱抛掷爆破。。四、炸药(一)炸药的基本概概念1.炸药爆炸的三三要素工程上用的炸炸药爆炸属于于化学爆炸。。化学爆炸的的三要素为：：放热、高速速、生成大量量的气体。2.工程炸药工程炸药应满满足如下要求求：(1)爆炸性能良好好，具有足够够的爆炸威力力；(2)具有适中的敏敏感度，既能能保证顺利方方便地起爆，，又能保证制制造、运输、、加工和使用用时的安全；；(3)接近于零氧平平衡，爆炸后后有毒气体生生成量少；(4)物理化学性能能较稳定，保保证在一定的的贮存期内不不变质失效；；(5)原料来源丰富富，制造加工工简单，成本本低。(二)炸药的特性1.炸药的敏感度度炸药对外能作作用起爆的难难易程度就称称为该炸药的的敏感度，简称为感度度。某种炸药药起爆时所需需的外能小，，则这种炸药药的感度高；；反之，某炸炸药起爆所需需的外能大，，则这种炸药药的感度低。。(1)爆燃点：指在标准的的容器——伍德合金浴锅锅中，重量0.05ｇ炸药在5min内受热而发生生燃烧或爆炸炸反应时的最最低温度。爆爆燃点低，则则表示炸药易易受热起爆。。(2)发火性：有些炸药虽虽然对温度的的作用反应迟(3)对机械作用的敏感度：用于表示炸药对于撞击和摩擦的敏感度。几种炸药撞击和摩擦的敏感度见表3-5-1。

下一张炸药下一张乳化炸药药卷卷返回(4)起爆敏感度：不同的炸药药所需的起爆爆能是不同的的。但是同一一种炸药，装装药密度的大大小不同也会会使起爆敏感感度发生变化化。比如硝铵铵炸药装药密密度过大时，，就会出现钝钝感，甚至发发生拒爆。其其次炸药的颗颗粒越小，起起爆的敏感度度也就越高。。2.炸药的威力炸药的威力通通常用爆力和和猛度表示。。(1)爆力：爆破一定量量的介质体积积的能力叫做做爆力。炸药药的爆力愈大大，破坏岩石石的能量就愈愈多。炸药的的爆热、爆温温愈高，生成成的气体体积积就愈大，则则爆力就越大大。(2)猛度：系指指爆炸炸瞬间间爆轰轰波和和爆炸炸产物物直接接对与与之接接触的的固体体介质质局部部产生生破碎碎的能能力。。猛度度的大大小主主要取取决于于爆速速，爆爆速愈愈高，，猛度度愈大大，岩岩石的的破坏坏程度度越大大。3.爆炸稳稳定性性爆炸稳稳定性性是指指炸药药经起起爆后后，能能否连连续、、完全全爆炸炸的能能力。。（1）临界直直径“临界界直径径”是是在柱柱状装装药时时被动动药卷卷能发发生殉殉爆的的最小小直径径。（2）最佳密密度炸药爆爆炸稳稳定，，且爆爆速最最大时时的装装药密密度称称为““最佳佳密度度”。。（3）管道效效应工程爆爆破中中，常常采用用钻孔孔柱状状药卷卷装药药，若若药卷卷直径径较钻钻孔直直径小小，则则在药药卷与与孔壁壁之间间有一一个径径向空空气间间隙。。药卷卷起爆爆后，，爆轰轰波使使间隙隙中的的空气气产生生强烈烈的空空气冲冲击波波，4.炸药的的氧平平衡在炸药药爆炸炸的化化学反反应中中，炸炸药中中所含含的氧氧刚能能够将将可燃燃元素素完全全氧化化，称称为零氧平平衡。如有有多余余的氧氧，则则称为为正氧平平衡。如氧氧含量量不足足，则则称为为负氧平平衡。零氧氧平衡衡的炸炸药在在爆炸炸效果果(爆炸生生成热热量最最高)和安全全方面面(不产生生有毒毒气体体)都是较较好的的。故故在配配制炸炸药时时，尽尽量接接近零零氧平平衡，，或具具有微微量的的正氧氧平衡衡。(三)隧道爆爆破时时，选选用炸炸药的的原则则隧道爆爆破应应尽量量选择择高威威力的的炸药药。选选择炸炸药时时，应应根据据岩石石的物物理力力学性性质、、工作作面的的情况况（有有无涌涌水、、瓦斯斯爆炸炸的危危险））综合合考虑虑。这股空空气冲冲击波波速度度比爆爆轰波波速度度更高高，它它在爆爆轰波波未达达到之之前，，即将将未爆爆炸的的炸药药压缩缩，当当炸药药被压压缩到到临界界密度度以上上时，，就会会导致致爆速速下降降，甚甚至断断爆，，这种种现象象称为为管道道效应应。1．一般般手持持凿岩岩机钻钻眼，，浅眼眼爆破破，在在无水水的情情况下下，选选用标标准型型的2号岩石石硝铵铵炸药药。2．进口口的液液压凿凿岩机机钻眼眼，因因孔径径大一一些，，宜选选用大大直径径药卷卷，以以消除除管道道效应应。3．在隧隧道内内遇有有水的的情况况下，，可选选用防防水型型的炸炸药（（抗水水岩石石硝铵铵炸药药），，以防防炸药药遇水水失效效而拒拒爆。。4．隧道道内遇遇到坚坚硬岩岩石时时，最最好选选用猛猛度大大的乳乳胶炸炸药、、硝化化甘油油炸药药，以以破碎碎岩体体和取取得较较高的的炮眼眼利用用率。。5.在有瓦瓦斯的的隧道道中，，一定定要使使用煤煤矿用用硝铵铵炸药药。6.周边光光面爆爆破一一定要要采用用小直直径的的低爆爆速、、低猛猛度、、高爆爆力的的专用用炸药药，以以取得得优质质的爆爆破效效果。。五、爆爆破器器材及及起爆爆方法法为了使炸药药发生爆炸炸就必须需需要一定的的起爆能。。起爆方法法根据所用用器材不同同可分为：：火雷管起起爆法、电雷管起爆法、塑塑料导爆管管起爆法以以及混合起起爆法。常常用的起爆爆器材有：：火雷管、、导火索、电雷管、、导爆索、、塑料导爆爆管、电子子雷管等。。(一)火雷管起爆爆法主要用火源源(点火材料)点燃导火索索，用导火火索来传导导火焰，使使之直接喷喷射于火雷雷管的正起起爆药上而而使火雷管管起爆，使使炸药发生生爆炸。点点火材料+导火索+火雷管(二)电雷管起爆爆法此法是利用用电能引起起电雷管的的爆炸，然然后再起爆爆工业炸药药的起爆方方法。它所所需要的爆爆破器材有有起爆电源源、导线、、电雷管。。下一张电雷管返回返回火雷管起爆爆法返回1—导火索；2—绑绳；3—火雷管；4—