[发明专利]一种高应力坝基爆破开挖方法

说明书

本发明提供一种高应力坝基爆破开挖方法，通过开挖井字型应力释放槽释放地应力，根据大、小主应力作用方向调整实际爆破推进方向，同时结合薄层开挖进一步弱化爆破开挖中高地应力对坝基开挖质量的影响。相较于传统高应力坝基开挖技术，本发明在坝基开挖前利用应力释放槽消除或弱化了已存在的高应力，减弱了高应力夹制作用的影响，并分析主应力大小及方向对开挖难度的影响，优化爆破推进方向；通过薄层开挖，进一步降低地应力瞬态释放对坝基保留岩体质量的影响，同时薄层开挖也限制了爆破规模，降低了一次起爆的炸药量，有利于降低岩体损伤程度，保证高应力条件下坝基开挖质量。

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种高应力坝基爆破开挖方法，特别适用于处于高应力条件下的爆区开挖。

背景技术

爆破开挖技术作为一种经济、高效的岩体开挖手段，在各类基础工程建设以及矿产资源开采中获得了广泛应用。针对水利水电工程中爆破开挖的广泛工程需求，复杂地质条件对爆破开挖方法提出了特定的技术要求。

目前，我国西南地区水利工程建设通常面临着高地应力的问题，传统爆破开挖技术的实施是在高应力条件下直接进行的，多采用预留保护层、固结灌浆等措施。通过预留保护层来保护下部坝基建基面，以固结灌浆加固来避免坝基开挖由于高地应力而造成的卸荷松弛及回填变形，甚至是“葱皮”、“板裂”及局部岩爆现象。但传统开挖技术施工工艺流程繁琐，进度慢，且现场钻设炮孔难度大，费时费力，未能将高质量与高效率有利结合。

本发明以开挖井字型应力释放槽为主要技术手段，结合爆破推进方向优化和薄层开挖，将控制岩体损伤和提高施工效率高效结合，能够在高应力爆区实现坝基高质量的快速开挖成型。

发明内容

本发明的目的是针对传统高应力坝基开挖方法中对高地应力的不可避免性，提供一种高应力坝基爆破开挖方法，通过解除高地应力，弱化其影响，进一步控制岩体损伤，降低现场施工难度，提高施工效率。

本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种高应力坝基爆破开挖方法，包括如下步骤：

步骤1，基于地质勘查资料，确定开挖区域内高应力基本分布情况；

步骤2，在开挖区域内确定大、小主应力投影方向，拟定长边平行于大主应力投影方向，短边平行于小主应力投影方向的单次爆区，选定爆破推进方向；

步骤3，在爆区内依据爆破推进方向，开挖与大、小主应力投影方向平行的交叉井字型应力释放槽，释放爆区高地应力；

步骤4，依据薄层开挖，确定单次爆破开挖深度，优选合理爆破参数。

步骤5，首先进行拉槽爆破，再以水平光爆方式沿着优选爆破方向逐步推进，最终完成整个爆区整体开挖。

所述步骤2中拟定单次爆区的长边平行于大主应力投影方向，短边平行于小主应力投影方向，优选平行于小主应力投影方向作为爆破推进方向，以减弱爆区内高地应力对单次爆区开挖的夹制作用，并使其弱化作用效果最大化。

所述步骤3中的应力释放槽为通过开挖细部岩体形成的拉槽，以提供临空面的应力解除方法。

所述步骤3中井字型应力释放槽以四边形为基本形状，多为方形，释放槽方向平行于区域内大、小主应力投影方向，实际开槽尺寸以后续单次爆区尺寸为参考，同时兼顾实际应力释放程度而进行设定。

所述步骤4中薄层开挖为通过减小单次爆破台阶高度来弱化高地应力作用，同时限制爆破规模，在保证单耗一定的情况下，降低一次起爆的炸药量，能够有效降低岩体损伤程度。

本发明具有如下优点：

1、各个爆区开挖顺序以平行于小主应力投影方向优先，向两端推进，最终扩展到整个爆区，能够有效弱化高应力的夹制作用，同时使其弱化作用效果最大化，保证爆破开挖成型效果。