隧道爆破设计试题及答案

隧道爆破设计试题及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分。每题只有1个正确答案，错选、不选均不得分）1.某高速铁路双线隧道采用钻爆法开挖，设计开挖断面面积为82㎡，该隧道按照开挖断面分类属于以下哪类？（）A.小断面隧道B.中等断面隧道C.大断面隧道D.特大断面隧道2.隧道爆破中，以下哪种爆破器材不属于起爆器材？（）A.导爆管B.工业乳化炸药C.导爆索D.数码电子雷管3.在隧道光面爆破设计中，决定光面爆破效果的核心参数是（），其取值过小会导致岩壁超挖过大、成本升高，取值过大则会造成岩壁欠挖、轮廓不平整。A.周边眼间距B.最小抵抗线C.周边眼密集系数D.装药集中度4.对于III级围岩条件下的铁路隧道全断面开挖爆破，周边眼常用的装药结构是以下哪一种？（）A.连续集中装药B.分段间隔装药C.反向连续装药D.正向集中装药5.掏槽眼的核心作用是（）。A.崩落隧道主体岩石，为后续炮孔创造自由面B.开挖出设计轮廓，保证岩壁平整C.辅助掏槽，扩大掏槽体积，为后续炮孔创造新的自由面D.率先在只有一个临空面的隧道开挖面上爆出新的自由面，为其他炮孔爆破创造有利条件6.采用直眼掏槽时，以下哪种掏槽形式适用于坚硬完整的整体岩石，能够适应较大的开挖断面深度？（）A.斜眼掏槽B.螺旋掏槽C.扇形掏槽D.楔形掏槽7.某隧道开挖断面高度为10m，采用台阶法开挖，上台阶高度为4.5m，按照隧道爆破台阶法掏槽布置原则，掏槽眼应该布置在（）。A.上台阶下部中心附近B.上台阶上部中心附近C.下台阶下部中心附近D.下台阶上部中心附近8.隧道爆破设计中，炮孔利用率的定义是（）。A.一次爆破循环进尺与掏槽眼深度的比值B.一次爆破循环进尺与所有炮孔平均深度的比值C.崩落眼实际崩落岩石体积与设计崩落体积的比值D.实际有效炮孔数量与总炮孔数量的比值9.对于瓦斯隧道，爆破作业必须使用以下哪类爆破器材？（）A.普通瞬发电雷管B.煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管C.导爆管毫秒雷管D.露天膨化硝铵炸药10.数码电子雷管在隧道爆破中的最大优势是（）。A.价格更低廉，生产成本更低B.起爆延时精度高，可以实现任意时差的逐孔起爆，有效降低爆破振动C.操作更简单，不需要专门培训D.抗杂散电流能力比普通电雷管差，安全性更高11.某隧道设计循环进尺为3m，炮孔超钻深度一般取多少较为合理？（）A.0.1~0.3mB.0.5~0.8mC.0.8~1.0mD.1.0~1.5m12.光面爆破预留光爆层法中，预留光爆层的厚度一般对应光面爆破哪个参数？（）A.周边眼间距EB.最小抵抗线WC.炮孔深度LD.装药集中度q13.隧道爆破振动安全允许标准中，对于交通隧道，爆破振动对隧道衬砌结构（龄期大于28天）的允许振速一般为（）。A.10~20cm/sB.2~5cm/sC.15~30cm/sD.0.5~1cm/s14.以下哪种起爆顺序是隧道光面爆破正确的起爆顺序？（）A.周边眼→掏槽眼→辅助眼→底板眼B.掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼C.掏槽眼→周边眼→辅助眼→底板眼D.底板眼→掏槽眼→辅助眼→周边眼15.对于IV级围岩隧道台阶法开挖，单位岩石体积的炸药消耗量q取1.2~1.4kg/m³，已知开挖断面面积为72㎡，循环进尺为2.5m，则总装药量约为（）kg。A.160~180B.216~252C.300~320D.400~420二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题有2个及以上正确答案，少选得1分，错选、多选不得分）1.隧道钻爆开挖中，按照炮孔的作用和位置，一般将炮孔分为哪几类？（）A.掏槽眼B.辅助眼C.周边眼D.底板眼E.底眼2.隧道掏槽按照掏槽眼与开挖面的夹角，一般可以分为哪两类？（）A.直眼掏槽B.楔形掏槽C.斜眼掏槽D.螺旋掏槽E.扇形掏槽3.良好的隧道光面爆破应该满足以下哪些要求？（）A.岩壁上留下的半炮痕率，硬岩不低于80%，中硬岩不低于60%，软岩不低于50%B.开挖轮廓符合设计要求，超挖量不超过允许值，平均超挖量不大于15cm，最大超挖量不大于25cmC.岩壁平整，没有明显的爆破裂隙，对围岩扰动小D.块度均匀，渣堆集中，有利于装渣作业E.炮孔利用率达到90%以上4.影响隧道光面爆破效果的主要因素包括（）。A.岩石的物理力学性质，如硬度、完整性、裂隙发育程度B.周边眼间距、最小抵抗线、装药集中度等爆破参数选择C.炸药的性能，如爆速、猛度、密度D.钻孔精度，尤其是周边眼的开孔位置、外插角精度E.起爆顺序和时差控制5.斜眼掏槽相较于直眼掏槽，具有哪些特点？（）A.适用于各种硬度的岩石，掏槽体积大，抛渣效果好B.不需要大直径钻孔，钻孔深度不受开挖断面宽度限制C.炮孔深度受开挖断面宽度限制，不适合深孔爆破D.钻孔精度要求低，施工简单E.爆破后渣堆集中，有利于装渣6.瓦斯隧道爆破作业必须满足以下哪些规定？（）A.必须采用煤矿许用炸药，瓦斯突出煤层必须采用三级煤矿许用含水炸药B.必须采用煤矿许用电雷管，严禁采用秒或半秒延期电雷管C.工作面瓦斯浓度超过1%时，严禁装药爆破D.必须采用反向起爆，提高爆破效率E.爆破后必须通风15min以上，方可进入工作面检查7.隧道爆破设计中，炮孔布置的一般原则包括（）。A.掏槽眼一般布置在开挖断面的中部偏下位置，有利于爆破后的岩石破碎和抛出B.周边眼必须严格按照设计轮廓线布置，保证开挖轮廓符合设计要求C.辅助眼要均匀布置在掏槽眼和周边眼之间，按照最小抵抗线均匀排列，保证岩石充分破碎D.底板眼一般要比其他炮孔加大装药量，控制眼底超挖E.周边眼的外插角要根据炮孔深度合理设置，避免产生台阶状超挖8.降低隧道爆破振动对周边既有结构影响的技术措施包括（）。A.采用微差爆破技术，使用数码电子雷管实现逐孔起爆，降低单段最大起爆药量B.采用预裂爆破，在主爆区和既有结构之间预裂出裂缝，阻隔振动传播C.增加循环进尺，提高单段装药量，加快施工进度D.采用中空直眼掏槽，减少掏槽段的装药量E.合理布置起爆顺序，从远离既有结构侧向靠近既有结构侧起爆9.预裂爆破相较于光面爆破，具有哪些特点？（）A.预裂爆破是先引爆周边眼，在主爆区爆破之前就爆出预裂缝，保护围岩B.预裂爆破更适用于围岩稳定性差、需要保护围岩完整性的隧道工程C.预裂爆破的周边眼间距比光面爆破更大，装药量更多D.预裂爆破对控制超挖、保护周边围岩扰动的效果更好E.预裂爆破一般不需要预留光爆层，施工难度更低10.隧道爆破设计中，超挖产生的主要原因包括（）。A.钻孔精度差，周边眼外插角过大B.周边眼装药量过大C.岩石节理裂隙发育，爆破后沿裂隙垮落D.周边眼间距过小，最小抵抗线过大E.起爆顺序错误，周边眼起爆时间过早三、计算题（共2题，每题10分，共20分）1.某高速公路单线隧道，围岩为II级坚硬完整花岗岩，采用全断面法开挖，设计开挖断面面积S=65㎡，设计循环进尺L=3.0m，已知单位炸药消耗量q=1.3kg/m³，试计算：（1）该隧道开挖总装药量Q；（2）若各炮孔装药量分配比例为：掏槽眼占12%，辅助眼占65%，周边眼占13%，底板眼占10%，试分别计算各类炮孔的总装药量；（3）若掏槽眼共布置6个，平均每个掏槽眼的装药量为多少。2.某隧道紧邻既有高速公路隧道，两隧道净距仅为12m，新建隧道爆破施工时需要控制爆破振动，现有量测得到场地传播系数K=200，衰减指数α=1.7，既有隧道二次衬砌结构振速允许值[V]=15cm/s，试根据爆破振动经验公式V=K(Q^(1/3)/R)^α计算允许的单段最大装药量Qmax，其中R为爆源中心到既有隧道结构的距离。四、案例分析题（共1题，20分）某新建城际铁路隧道，设计为双线隧道，开挖断面宽度14.2m，高度11.8m，最大埋深180m，围岩主要为V级粉质砂岩，节理裂隙发育，岩石破碎，围岩抗压强度约15MPa，采用三台阶七步法开挖，上台阶开挖高度3.8m，上台阶开挖断面面积S=42㎡，设计上台阶循环进尺为1.2m，施工单位采用斜眼楔形掏槽，普通导爆管毫秒雷管起爆，光面爆破施工。施工过程中出现以下问题：（1）光面爆破效果差，半炮痕率仅为30%，平均超挖量达到35cm，局部超挖超过60cm，围岩扰动大；（2）掏槽效果差，炮孔利用率仅为70%，达不到设计循环进尺要求；（3）爆破振动较大，地表监测点振速超过设计允许值，周边民房出现开裂投诉。问题：（1）针对本工程V级围岩上台阶开挖，设计合理的爆破参数，包括掏槽形式、炮孔布置、主要参数（周边眼间距E、最小抵抗线W、装药集中度q、单位炸药消耗量、总装药量）；（2）分析本工程光面爆破效果差、超挖过大的原因；（3）分析掏槽效果差、炮孔利用率低的原因，提出改进措施；（4）提出降低本工程爆破振动的具体技术措施。答案一、单项选择题1.C解析：按照隧道开挖断面分类标准，断面面积50~100㎡属于大断面隧道，100㎡以上为特大断面，10~50㎡为中等断面，10㎡以下为小断面，本题82㎡属于大断面，因此选C。2.B解析：工业乳化炸药属于炸药，是爆炸能源，不属于起爆器材，起爆器材用于引爆炸药，包括雷管、导爆管、导爆索等，因此选B。3.C解析：周边眼密集系数m=E/W，是决定光面爆破效果的核心参数，一般m取值0.8~1.0时光面爆破效果最好，m过小说明E远小于W，周边眼装药密集，过度破碎围岩造成超挖；m过大说明E远大于W，两个周边眼之间岩石得不到充分破碎，造成轮廓不平整、欠挖，因此选C。4.B解析：光面爆破周边眼为了控制装药量，避免过度破碎围岩，一般采用分段间隔装药，将炸药分散布置在炮孔中，靠近眼底位置药量稍大，孔口不装药，因此选B。5.D解析：掏槽眼的核心作用就是在隧道开挖只有一个临空面的条件下，率先爆破掏出槽腔，创造新的自由面，为后续辅助眼、周边眼爆破提供有利条件，因此选D。6.B解析：螺旋掏槽属于直眼掏槽的一种，各炮孔围绕中心空孔螺旋布置，逐步扩大掏槽体积，适用于坚硬完整的整体岩石，适应大深度深孔爆破，楔形掏槽、扇形掏槽都属于斜眼掏槽，因此选B。7.A解析：台阶法开挖中，掏槽眼一般布置在开挖台阶的下部中心位置，有利于岩石破碎抛出，提高掏槽效率，因此上台阶掏槽眼布置在上台阶下部中心附近，选A。8.B解析：炮孔利用率的标准定义是一次爆破实际达到的循环进尺与所有炮孔平均深度的比值，反映炮孔的有效利用程度，因此选B。9.B解析：瓦斯隧道属于有瓦斯爆炸危险的作业环境，必须使用符合安全要求的煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管，严禁使用普通导爆管雷管，防止瓦斯爆炸，因此选B。10.B解析：数码电子雷管的延时可以任意设置，延时精度达到1ms以内，可以实现逐孔起爆，有效分散单段起爆药量，大幅降低爆破振动，这是其最大优势，因此选B。11.A解析：炮孔超钻深度的作用是抵消台阶底部岩石的夹制作用，避免产生根底，一般超钻深度取炮孔深度的5%~10%，3m深度的炮孔超钻深度0.1~0.3m较为合理，因此选A。12.B解析：预留光爆层法中，预留光爆层的厚度就是周边眼到主爆区最后一排炮孔的距离，也就是周边眼的最小抵抗线W，因此选B。13.A解析：根据《爆破安全规程》GB6722规定，交通隧道成型衬砌（龄期28d以上）的爆破振动允许振速为10~20cm/s，新浇筑二次衬砌（龄期7d以内）允许振速为2~5cm/s，因此选A。14.B解析：隧道光面爆破的标准起爆顺序是先爆掏槽眼，创造自由面，然后爆辅助眼崩落主体岩石，最后爆周边眼成型，最后爆底板眼翻碴，因此顺序是掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼，选B。15.B解析：总装药量Q=q×S×L，q取1.2~1.4，S=72㎡，L=2.5m，计算得Q=1.2×72×2.5=216kg，1.4×72×2.5=252kg，因此范围是216~252kg，选B。二、多项选择题1.ABCD解析：隧道钻爆法开挖中，一般将炮孔按照作用分为掏槽眼、辅助眼（也叫崩落眼）、周边眼、底板眼四类，底眼是采煤工作面的分类名称，因此正确答案为ABCD。2.AC解析：按照掏槽眼与开挖面的夹角分类，分为直眼掏槽（掏槽眼垂直开挖面，夹角为90度）和斜眼掏槽（掏槽眼与开挖面夹角小于90度）两类，楔形掏槽、螺旋掏槽、扇形掏槽分别是斜眼和直眼掏槽的具体形式，因此正确答案为AC。3.ABCDE解析：良好的光面爆破需要满足半炮痕率要求、轮廓超挖控制要求、围岩扰动要求、渣块度要求、炮孔利用率要求，以上五个选项全部符合要求，因此全选。4.ABCDE解析：影响光面爆破效果的因素包括岩石本身性质、爆破参数设计、炸药性能、钻孔施工精度、起爆控制五个方面，以上选项全部正确，因此全选。5.ACD解析：斜眼掏槽的特点是掏槽体积大，抛渣效果好，不需要大直径空孔，钻孔深度受开挖断面宽度限制，断面越小深度越受限制，不适合深孔爆破，钻孔精度要求低，施工简单；直眼掏槽渣堆更集中，斜眼掏槽抛渣范围更大，因此BE错误，正确答案为ACD。6.ABCE解析：瓦斯隧道爆破规定中，瓦斯工作面装药前瓦斯浓度超过1%必须停止作业，严禁装药，爆破后必须通风15min以上才能检查，必须使用煤矿许用炸药和雷管，严禁使用秒/半秒延期雷管，瓦斯隧道严禁反向起爆，反向起爆会增加瓦斯爆炸风险，因此D错误，正确答案为ABCE。7.ABCE解析：底板眼因为处于开挖断面底部，岩石夹制作用大，需要抛起底部碴石，因此一般要比辅助眼加大装药量，并且眼底要适当超出轮廓线，避免底部欠挖，控制的是欠挖不是超挖，因此D错误，其余选项正确，正确答案为ABCE。8.ABDE解析：降低爆破振动的核心措施是减少单段最大起爆药量，增加微差间隔，预裂爆破阻隔振动，合理布置掏槽和起爆顺序，增加循环进尺提高单段装药量会增大振动，因此C错误，正确答案为ABDE。9.ABD解析：预裂爆破周边眼间距比光面爆破更小，装药量更低，施工需要先爆周边眼，施工难度更高，需要预留临空面，因此CE错误，预裂爆破先爆周边眼形成预裂缝，阻隔主爆区爆破振动对围岩的扰动，更适合稳定性差需要保护围岩的工程，保护围岩效果好于光面爆破，因此ABD正确。10.ABC解析：周边眼间距过小会导致过度破碎造成超挖，间距过大才会造成欠挖，最小抵抗线过大就是预留光爆层过厚，周边眼无法崩落光爆层，会造成欠挖，因此D错误；周边眼起爆过晚才会造成轮廓控制不好，起爆过早反而会减少超挖，因此E错误，超挖主要原因是外插角过大、装药量过大、岩石裂隙发育垮落，因此ABC正确。三、计算题1.解：（1）总装药量计算公式为Q=q×S×L，其中q为单位炸药消耗量，S为开挖断面面积，L为循环进尺。代入参数得：Q=1.3kg/m³×65㎡×3.0m=253.5kg，总装药量为253.5kg。（2）各类炮孔总装药量计算：掏槽眼总装药量：Q掏=Q×12%=253.5×0.12=30.42kg；辅助眼总装药量：Q辅=Q×65%=253.5×0.65=164.78kg；周边眼总装药量：Q周=Q×13%=253.5×0.13=32.96kg；底板眼总装药量：Q底=Q×10%=253.5×0.10=25.35kg。（3）平均每个掏槽眼装药量：q掏单=Q掏/6=30.42/6=5.07kg，约5~5.1kg每孔。2.解：爆破振动经验公式为：V=K(Q^(1/3)/R)^α已知允许振速[V]=15cm/s，K=200，α=1.7，R=12m，要求V≤[V]，因此整理公式得：Qmax=R³×([V]/K)^(3/α)代入参数计算：[V]/K=15/200=0.075(0.075)^(3/1.7)=(0.075)^1.765≈e^(1.765×ln0.075)≈e^(1.765×(-2.590))≈e^(-4.571)≈0.0104R³=12³=1728Qmax=1728×0.0104≈18kg，即允许的单段最大装药量约为18kg。四、案例分析题1.合理爆破参数设计：（1）掏槽形式：本工程为V级破碎围岩，上台阶开挖高度仅3.8m，断面宽度小，采用斜眼楔形掏槽，布置2对共4个掏槽眼，掏槽眼与开挖面夹角为60°~70°，掏槽眼眼底间距为20~30cm，槽口间距为1.5~2.0m，中心设置1个空孔辅助掏槽，超钻深度0.2m。（2）炮孔布置：分为掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼四类，总炮孔数量约为40~45个，炮孔孔距为0.5~0.8m，抵抗线为0.6~0.9m。（3）主要参数：本工程为V级软岩破碎围岩，光面爆破参数：周边眼间距E=40~50cm；最小抵抗线W=50~60cm；周边眼密集系数m=E/W=0.8~0.9；装药集中度q=0.15~0.25kg/m；单位炸药消耗量，V级软岩开挖取q单=0.7~0.9kg/m³；总装药量Q=q单×S×L=0.7~0.9×42×1.2=35.28~45.36kg，总装药量控制在36~45kg之间，掏槽眼装药量占总装药量15%，辅助眼占60%，周边眼占10%，底板眼占15%。2.光面爆破效果差、超挖过大的原因分析：（1）爆破参数选择不合理：V级破碎软岩周边眼间距过大，装药量集中度取值过高，岩石本身破碎，过大的装药量会导致围岩沿裂隙垮落，造成超挖；本工程周边眼密集系数选择不当，m值大于1.0，周边眼间距大于最小抵抗线，轮廓无法平整。（2）钻孔精度不足：周边眼开孔位置偏差大，外插角控制过大，每循环钻孔都会形成外插的超挖，多个循环叠加后超挖量大幅增加。（3）装药结构不合理：V级软岩周边眼采用连续集中装药，没有采用间隔装药，导致局部装药量过大，过度破碎围岩造成垮落超挖。（4）起爆顺序不合理：周边眼起爆时间过早，在辅助眼没有完全崩落主体岩石之前就起爆，周边眼没有足够的自由面，爆炸能量全部作用在围岩上，造成围岩破碎超挖；或者周边眼起爆时差过大，先爆的周边眼带动相邻围岩垮落，造成大面积超挖。（5）围岩本身特性影响：本工程为V级破碎粉质砂岩，节理裂隙发育，岩石本身整体性差，即使装药量合理，爆破振动也会导致周边岩石沿原有裂隙松动垮落，造成超挖。3.掏槽效果差、炮孔利用率低的原因及改进措施：原因：（1）掏槽参数不合理：楔形掏槽的眼底间距过大，槽腔体积不足，无法形成足够的自由面；或者掏槽眼角度不合适，夹角过小，掏槽深度不足，无法达到设计循环进尺要求。（2）掏槽眼装药量不足，破碎的岩石无法抛出槽腔，残留的岩石堵塞槽腔，无法