[01311245]一种基于拉应力岩土爆破方法

本发明公开了一种基于拉应力岩土爆破方法,所用材料包括两部分：即大直径岩芯钻机和炸药。该方法包括以下步骤：（1）使用大直径取岩芯机,将岩芯钻头钻至指定深度;（2）撤出岩芯钻头,形成取芯圆环,即自由面;（3）将岩芯打孔,在岩心底部装药之后爆破取出岩芯,形成规整的大直径空孔;（4）以所成形的空孔自由面为基础,在其周边重复步骤（1）-（3）或在已成形空孔周边直接打孔装药爆破。利用冲击波在自由面反射产生拉伸波形成拉应力,从而破坏岩土。本发明操作简单,安全性好,可成形高质量的大直径空孔,减少炮孔数,降低炸药单耗,控制住爆破振动,提高岩土爆破效率,可满足城市地下工程的爆破施工。 本发明的目的由以下技术方案实现：一种基于拉应力岩土爆破方法,该方法步骤如下： 步骤（1）、使用大直径取岩芯机,将岩芯钻头钻至指定深度; 步骤（2）、撤出岩芯钻头,形成取芯圆环,即自由面; 步骤（3）、将岩芯打孔,在岩芯底部装药之后爆破取出岩芯,形成规整的大直径空孔; 步骤（4）、以所成形的空孔自由面为基础,在其周边重复步骤（1）-（3）或在已成形空孔周边直接打孔装药爆破,利用冲击波在自由面反射产生拉伸波形成拉应力,从而破坏岩土。 其中,所述大直径岩芯钻机与传统打孔机不同,所述大直径岩芯钻机所使用的钻头为空心钻,不需要配备取芯工具,因此钻头尺寸可做的很大,可成型普通打孔机无法成型的大直径岩芯环且孔壁规整,质量高。 其中,所述岩芯钻机在工作过程中需要不断加水进行润滑与降温,因此工作过程中没有粉尘产生,有效地保护了工人的生命健康。 其中,所述岩芯钻头为人造金刚石薄壁钻头,价格低廉,可应用在大理石,红砖,甚至钢筋混凝土的打孔,钻头硬度高,能满足钻削岩土的要求。 其中,所述爆破工艺是利用冲击波在岩芯壁自由面反射产生拉伸波形成拉应力破坏岩土,由于岩土的动态抗拉强度大大低于其动态抗压强度,因此爆破效果极佳。 其中,所述爆破工艺仅在岩芯底部装药,将岩芯炸断取出即可,因此所需药量少,振动低。 其中,所述爆破工艺是将要爆破的岩土与周边岩土用空气域隔离开来,由于空气域对冲击波有极大的衰减作用,因此爆破过程不会对周边岩土产生影响,对周边环境起到了很好的保护作用。 其中,步骤（3）中炸药爆破过程可分为两个阶段,第一个阶段为炸药产生的冲击波传入岩土内部,并在岩土中衰减,第二个阶段为冲击波在岩芯壁面上反射产生拉应力将岩心破坏。 其中,步骤（3）中岩芯孔底部装药量Q的确定如下： 以球形药包耦合装药为例,所用炸药密度为 ,波速为D,C-J爆轰压力为Pcj;岩芯钻头的半径为 ,所爆破的岩石密度为 ,波速为C岩,动态抗拉强度为 ,动态抗压强度为 ,取用于岩土的爆破的拉应力为 ,应有： 作用于岩石界面上的初始冲击波压力Pm为： 设药包的半径为 ,则由公式： 式中： 可得药包半径为： 装药量为： 。 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果： （1）使用拉应力破坏土岩,爆破效果好,效率高; （2）炸药使用量少,有效减少爆破振动; （3）爆破过程中不会对周边岩土产生影响,不会带来次生灾害; （4）爆破过后可一次性取出岩芯,炮孔利用率高,有效解决根底问题; （5）功耗低,岩芯钻只需去除岩芯环处的岩土,而传统打孔则需要取出整个孔的岩土。