许杨林

摘要：为了让爆破之后的岩石表面平整并且光滑，可以通过对爆破的作用方向和范围进行控制，这样的方法叫做光面爆破。而使用光面爆破也是为了避免爆破之后岩石表面开裂，也可以有效的减少支护和超挖的工作量。这样既提高了岩壁的稳定性，也让爆破振动影响周围岩石的扰动有效减小，最终达到对岩石开挖轮廓的控制的技术，在隧道开挖施工的过程中得到了广泛的应用。本文还详细介绍了光面爆破的工作机理、选定参数和影响光面裂缝的因素。

关键词：隧道工程；光面爆破；机理

Abstract: in order to make the surface is after rock blasting and smooth, can the function of the blasting through the direction and range control, this method is called smooth blasting. And the use of smooth blasting is also to avoid after blasting rock surface cracking, also can effectively reduce the support and the dig workload. This not only improves the stability of rock, also let blasting vibration influence of surrounding rocks perturbation efficient decreases, and finally achieve rock excavation contour of the control technology, in the tunnel excavation construction progress in a wide range of applications. This paper also introduced the working mechanism of smooth blasting parameters and the smooth effect, the selected factors of cracks.

Keywords: tunnel project; Smooth blasting; mechanism

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

光面爆破是一个较有难度的技术，施工的方法与爆破的参数如果选取不当，那么爆破效果就无法达到理想。选择光面爆破的参数主要是根据地质条件，然后是炸药的性能和品种与隧道挖的断面尺寸和形状都有很大关系。

一、光面爆破的机理

光面爆破是沿着开挖的轮廓线进行布置间距比较小的平行炮眼，把较小药量的不耦合药装入这些光面炮眼里面进行起爆，而爆破的时候这些炮眼的中线连线会破裂成平整的光面。经过了全世界的实验室的研究与生产现场的实践可以看出，光面爆破通过不耦合装药进行药包爆炸后，炮眼壁的压力逐渐降低，这时药包爆炸的作用是准静压力。当岩石的抗压强度高于炮孔的压力值的时候，炮眼壁上没有造成压碎的破坏。这样凿岩时候在炮眼壁上面引起的应力状态和爆轰波造成的应力波类似，只能够造成少数的径向细微裂隙。裂隙的长度和数目都是跟着装药量与不耦合系数而不同的。当药包的直径为一定时，不耦合系数值越大，药量小，细微裂隙数就会少，长度也越短。当光面炮眼一起起爆时，因为起爆器在起爆时会有误差，因此不可能都在同一时刻爆炸。因此，首先起爆的药包的应力波会作用在炮眼的周围产生细微径向裂隙。

二、光面爆破的参数

（1）不耦合系数

不耦合系数是炮孔的直径D与药卷的直径D1的比值K。如果当K为1的时候，则表示炮孔和药卷的直径完全耦合，也就是说炮孔里面全部装满了炸药。孔壁和药卷是没有孔隙的。这样爆轰压力对孔壁造成的作用非常明显。如果K大于1的时候，说明炮孔和药卷的直径不耦合，它们之间是有孔隙的。如果K越大，那么孔隙也就越大。如果K大于1但是小于K1（此时的K1为产生压碎的临界的不耦合系数），这样光面爆破的作用效果不理想。当K既大于1也大于K1的时候，炮孔的四周不会产生压碎圈，这样的情况是光面爆破得到非常理想效果的必然条件。最后，通过实践可以得出，当K等于2到2.5的时候，光面爆破的效果最佳。

（2）炮孔的间距与空孔

光面爆破时，两个相邻的炮孔要用裂隙连通，这样才可以使断裂面是平整的。所以要把两个炮孔的裂隙连通在一起是很重要的。而两孔间的距离主要是根据不耦合系数、炸药的性质与岩石的物理力学而决定。我们通过现实中的实践可以得出，炮孔的直径的10到20倍为孔距。在裂隙和节理都很发育的岩石上面应该取小值，而取大值的应该为整体性非常好的岩石。空孔的主要的作用就是对裂隙的伸展有着导向的作用，一般与装药孔的距离保持在400mm内。

（3）最小抵抗线

光面层厚度或者是周边眼与邻近辅助眼质检的距离就是光面眼进行起爆时的最小抵抗线，它一般都应该等于或者大于光面眼之间的距离。

（4）周边孔密集系数

孔距为a，最小抵抗线为W，那么a与W之间的比值为M周边孔密集系数。M为主要影响光面爆破效果的系数。我们用三种不同状况进行表示：①M等于2时，a偏大，W则偏小，两个炮孔进行单独的爆破的时候形成了的爆破漏斗，留下了三角形的岩埂，无法达到光面爆破的效果。②而M等于1的时候，假设两个炮眼都在同一时间起爆，压缩波将要达到自由面的时候，就可以完成了空间裂隙的贯通，最终形成了光面。但是如果两个炮眼不能够在同一时间一起起爆，那么另外一个炮眼就起自由面的作用，这样也可以形成光面爆破的效果。③如果M为0.5的时候，无论两个炮眼是否同一时间进行起爆，压缩波到自由面的时候，会先到相邻的炮孔，这样不仅会有裂缝产生，还会让此孔的岩石得到破坏，甚至有超挖现象，这样是不会达到光面爆破的效果的。

（5）線装药密度

线装药密度又名叫做装药集中度，也就是指单位长度炮眼里面装药量的多少，g/m。但是为了能够让裂隙的发育得到控制，使得新壁面的稳固完整得到保持，要在保证炮眼是沿着连心线进行破裂的前提之下，尽量少装药。硬岩的密度一般可以用300g/m到350g/m之间，中硬岩的密度则可以使用20g/m到300g/m之间，软岩的密度一般可以使用70g/m到120g/m之间。

（6）周边眼的其他参数

①炮眼的直径。一般光面爆破的周边眼的直径是不需要选择的，我国的掘进常用的炮眼的直径一般都是35mm到5mm之间。

②周边眼的角度与深度。在确定眼的深度的时候，应该考虑在掘金循环中其他作用的生产能力是否能够充分的发挥。在全断面的一次爆破的时候，周边眼的深度应该为1.5m到2.0m之间，而预留光面层法的周边眼的深度应该是在2.5m到3m之间。在原则上，周边眼应该是布置在设计轮廓线的上面，但是因为受到凿岩机机型的影响，只能够向外倾斜一定的角度，而这个角度一般都是3°到5°之间。其实根据眼深，可以对偏斜的角度大小进行调整，这样眼底就可以落在轮廓线外的100mm的地方。

三、对光面裂缝形成的影响因素

其实对光面裂缝的形成造成影响的因素有很多，但是最主要的因素有装药的结构和药量，最小抵抗线和孔间距进行的比值，空孔和起爆的方法等等。

（1）装药的结构。为了让需要保护的那一侧的围岩不得到破坏，我们就需要采用比较大的不耦合系数，低密度的炸药、间隔装药、低爆速、环状间隙装药和低猛度。

（2）孔距、空孔和最小抵抗线。光面孔的孔距应该小雨最小抵抗线。当最小抵抗线太过小的时候，孔和孔之间的光面裂隙无法得到贯通，每个孔就已经朝自由面变成了爆破漏斗，最后就会形成一个不平整的破裂面，而如果最大抵抗线太过于大的时候，光面裂隙虽然很容易形成，但是自由面方向的爆破的效果就不能够达到那么理想，会出现大块度。通过我们理论和实践结合进行分析，空孔与最小抵抗线之间的比值最理想的是在0.8到1之间。如果是在节理、裂隙法语的岩石之中，开挖面的弯曲或者拐角部分，都要增加导向空孔或者加密炮孔。

（3）起爆的间隔时间。通过实验室爆破的实验证明，同一时间进行起爆的裂隙表面是最平整的，微差的延期起爆的则要差一点，秒差的延期起爆是最差的。因为齐发的起爆的时候，炮眼之间贯通裂隙比较长，让其他方向裂隙的发育有所压制，这样对减少炮眼周围的裂隙产生有着很大的作用，因此就会形成一个平整的壁面。因此，在进行光面爆破的时候，间隔的时间越短，那么避免的平整效果就越好。对周边眼之间的起爆时差应该尽量的减少，而相邻的光面炮眼的起爆间隔的时间也不能够大于100m/s。

四、结束语

光面爆破的优点远远多于普通的爆破。爆破之后的岩石成形非常规整，与设计轮廓非常符合，特别是在松软的岩层中就更加能够体现出光面爆破的效果。在光面爆破之后，新形成的岩壁上面有着清晰残留的半边的孔壁的痕迹，这样超挖量就可以大大减少了。光面爆破还可以让支护、回填、开挖等工程费用与工程量得到有效的节省。用肉眼是无法看到用光面爆破之后的爆破裂隙，岩面非常平整光滑，而原来的构造上的裂隙也会因为此次爆破而有着非常明显的扩展，这样让围岩的稳定性和整体性得到了有效保证，更让施工安全得到了保证，使得施工效率提高。

参考文献：

[1]曾勇，吴秀勇，周萍萍.隧道施工光面爆破技术应用探讨[J].公路建设与科技创新，隧道篇.2010（321）.

[2]涂旭東，程寿山，和海芳.光面爆破技术在中条山隧道施工中的应用[J].公路交通科技·应用技术版.2008，10（2）.

[3]申佃友.隧道工程控制爆破技术探讨与应用[D].西南交通大学.2004，05，01.