地形与地质条件对爆破的影响

论文关键词：地形、地质条件；爆破；影响；理论基础
　　论文摘要：探讨了地形与地质条件对爆破的影响，为优化施工方案提供了理论基础。

　　
　　1地形条件
　　
　　良好的地形条件，不但是定向爆破筑坝成功的保证，而且可以大大节省费用和人力。陡峭的凹岸是定向爆破最有利的地形；反之，如果坝址两岸平缓，则因为需要用辅助药包造成人工的定向坑，必然增加炸药用量和减少上坝方量，平缓的岸坡、较宽的河谷，两岸山头高度不够，山体单薄，上、下游冲沟切割等则都是定向爆破的不良地形条件。
　　单薄的山脊、深切的冲沟和多面临空的孤山峰都会影响爆破的抛掷方向，岸坡陡、河谷狭窄的坝址，除了上坝率高，不易出现马鞍形的爆堆外，爆堆的坡度较陡，一般可达1:1.50，也是一个显著的效果。单薄的山脊受爆破震波的破裂影响要比厚实山体大，因为大爆破产生的地震烈度很大，当冲击波向四周辐射传播时，单薄山脊容易产生超过弹性限度的变形，因而产生裂缝和坍塌，当跨越冲沟或河谷时，地震烈度将大为降低。利用地形是爆破工程中首要的原则，地形对定向的影响最大。
　　
　　2岩石性质
　　
　　岩石的产状、岩性、结构和物理力学性质都会影响爆破的效果。爆破区应选择在岩石较均一、覆盖层薄、风化带浅和有足够抗压强度的岩层上。岩石性质最主要是影响到单位耗药量、抛掷方向、震波和爆落石块的粒径，现分述如下：
　　2.1岩石与单位耗药量的关系在选用单位耗药量时，应考虑到岩石的密度、风化程度、层面及接触面的情况、硬度、脆性和韧性、孔隙率和节理裂隙情况等。结晶颗粒细、密度大、风化轻微、硬度大、韧性大、孔隙率小和裂隙少的岩石，单位耗药量应较大。一般岩石容易顺接触面或层面开裂，因此成层岩石的单位耗药量应比无层次的岩石小。
　　2.2岩层对抛掷方向的影响岩层中有软弱夹层时，药包往往从软弱层中冲出，或改变了设计的最小抵抗线的方向。岩层的产状对定向抛掷也有密切关系，岩层倾向河谷时定向较好，同时也会增加爆落的方量；岩层倾向上游或下游时，抛掷时也易偏向上游或下游。
　　2.3岩层对爆破震波和爆落石块粒径的影响在火成岩中，爆破的震波向各个方向传递，如无其他因素，则受震波的破坏应是四面一致的。变质岩中多针片状、纤维状矿物和软弱的矿物，往往成定向排列，组成天然的软弱面，故爆破后多沿片理面片麻状结构开裂。沉积岩有层面存在，地震波在垂直岩层方向通过许多层面中充填的空气等物质的阻隔后，将逐步削减，而顺岩层方向则容易破坏。许多爆破证明，顺层方向的破坏范围较大。薄的岩层比厚的岩层容易破碎，当层面水平、层面铅直或层面倾向山体时，漏斗形状比均匀岩层的小，当层面倾向岸坡而倾角小些，漏斗上部破裂范围较小而底部破裂范围较大，当层面倾向岸坡而倾角较大时，则上部破裂范围较大，而底部破裂范围较小，由于层面的存在使震波通过它时发生衰减，所以对爆破漏斗形状有较大的影响。
　　在坚硬的岩石中爆破时，震动半径较小而破坏影响较大，在松软地层中爆破时则相反。含水多的岩层比不含水的岩层容易传递震波，因此震动范围较大，基岩受破坏的范围也较大。
　　爆岩多从层面或裂隙面破裂成块，岩层越厚，爆块越大。片状或板状的薄岩层，爆块也大都呈针片状。
　　当地震波通过疏松岩层时，震波将被削减，但地震波对松软岩层的影响范围却比坚硬岩层大。

　　3地质构造
　　
　　各种地层构造对爆破的影响如下：
　　3.1断层爆破中要充分利用断层，以便能用少量炸药爆落大量石方，或利用断层带来削减爆破震波对基岩和水工建筑物的影响。药包如放在胶结疏松的断层或裂隙上，爆炸气体沿裂隙逸出，爆破效果急剧降低。药包如放在断层带后面，则不能发挥炸药能量。如放在断层带的下面，则将减少爆落方量。如放在断层带的前面或后面，而使断层接近爆破漏斗上波裂线附近，则可能沿断层线破裂而增加爆落石方量。
断层的平面位置可能还会影响抛掷的方向，当药包一侧有与临空面斜交的直立大断层时，爆破漏斗边缘势必沿断层面破裂，而抛掷方向将偏向断层的一侧。
　　当很难避免断层的不利影响时，可以采取下列措施：可以在上下各布置一个药室，两药包同时起爆，使断层受到两侧平衡的作用力；或把药包放在断层后面，且使最小抵抗线与断层成90度交角；或使上破裂线接近断层；或在断层上侧后面布置辅助药包，把断层打掉。充填密实或胶结良好的小断层，对爆破效果一般无显著影响。
　　3.2裂隙裂隙对爆破有不利的影响，但也有有利的影响。在坚硬岩层中有适量的裂隙并不致于影响石块的强度和级配，有时反可降低单位耗药量。应尽量使最小抵抗线方向与裂隙面的夹角较大，最好使近于垂直，因为这样的裂隙有助于岩石面向外破裂，增加爆落石方量。
　　节理裂隙对爆破运动方向只在边缘或振松脱落部分有影响，而对于主要抛掷部分影响不大。
　　3.3其他地质现象
　　3.3.1崩塌。在岸坡陡峻地带，受大爆破的影响可能加剧悬崖的崩塌，故对爆破区附近的预计不稳定的悬崖必要时须预先清除。
　　3.3.2滑坡。把药包放在滑坡区中时，有可能使滑坡体复活，坍入河谷，以致无法处理。但如滑坡已极稳定时，合理地布置药包，可能会增加爆落方量。
　　3.3.3溶洞。如在药室附近有溶洞时，可能形成爆破时的聚能穴，降低了爆破效果，甚至一部分爆岩从洞中冲出，而使爆破漏斗中遗留了需要爆除的基岩。如在药室顶部有溶洞，也有可能使溶洞坍落，有时因溶洞的存在使抛掷方向改变。但有时却由于存在溶洞的缘故反而使爆破方量增加。
　　可以采取下列措施避免溶洞的不良影响：在有可能时，利用溶洞作为药室导洞；或将溶洞用土石堵塞，堵塞长度要大于最小抵抗线长度；或如溶洞走向于最小抵抗线方向一致时，把溶洞夹在两个同时起爆的药包中间；或调整药包位置，使药包中心至溶洞的最短距离大于最小抵抗线的长度；或把药包布置在溶洞下面，使最小抵抗线与溶洞正交。
　　3.3.4地下水。地下水除使传递地震波的范围较大外，也直接影响到药室开挖，堵塞和装药工作