1、土木与资源工程学院 张小军 2017年3月6日 （1）隧道埋深浅，钻爆开挖时，爆破振动引起上方软弱地层的坍塌会危及施工安全；（2）两条线隧道间距较小，先行开挖隧道支护易受后开挖隧道爆破振动影响甚至破坏；（3）地铁隧道从城区下方穿过，钻爆施工易对地面及地中建（构）筑物产生振动影响；（4）工期紧，降振与开挖进度矛盾突出，安全条件下快速开挖方法，钻爆是关键。城区隧道爆破特点2022-5-312北京科技大学 分散装药 预裂爆破 减小断面 减小进尺静态破碎 常用减震技术核心问题：减小振动2022-5-313北京科技大学 微差爆破已成为实施爆破控制最有效的方法之一。 微差爆破也叫微差控制爆破，是指在爆破施
2、工中采用一种特制的毫秒延期雷管，以毫秒级时差顺序起爆各个（组）药包的爆破技术。微差爆破数码电子雷管 毫秒延期导爆管雷管 毫秒延期电雷管2022-5-314北京科技大学 产生的爆炸应力波互相干扰 先起爆炸药在煤体中激起压缩波从自由面反射成拉伸波后，再引爆以后炸药，不仅能消除同时爆炸形成的无应力区或应力降低区，而且能增大该区内的拉应力。微差爆破作用原理产生辅助自由面 先起爆炸药在煤体中已造成一定的破坏，形成了一定宽的裂隙和附加自由面，为后起爆炸药提供了有利爆破条件。2022-5-315北京科技大学 微差爆破作用原理剩余应力的相互作用 由于相邻两炸药间隔时间极短，先起爆的炸药在煤体中产生的应力波尚未
3、消失，后起爆的炸药就爆炸，这样被爆煤体就会受到双向应力的作用。震动波削弱 采用毫秒爆破时，如果时差选择合理，爆破产生的震动波会相互干扰而削弱，从而降低了对地面的震动作用。2022-5-316北京科技大学 常规微差爆破存在问题段别少，不能满足设计，尤其大段面隧道的爆破设计。延期时间不准确，发生跳段现象，实际延期时间难以控制，减震效果差。生产、运输、使用过程中不安全，时有发生安全事故。2022-5-317北京科技大学 电子雷管是一种可以任意设定并准确实现延期发火时间的新型电雷管，其本质在于用一个微型集成电路块取代普通电雷管中的化学延时与电点火元件。它不仅控制延时精度，而且控制了通往雷管引火头的电源
4、，从而最大限度地减少了因引火头能量需求所引起的误差。电子雷管2022-5-318北京科技大学 波的干涉 由两个频率相同、振动方向相同、周期相同或周期相差恒定的两个波在空间任何一点相遇时，该点的两个分振动也将有恒定周相差，但是对于空间不同的点，这一周相差是逐点不同的，因而在空间某处，振动始终加强，而在另一些点处振动始终减弱或完全抵消。这种现象称为波的干涉现象。电子雷管减震机理2022-5-319北京科技大学 如果两波的波峰或两波的波谷同时到达某一点，那么这个地方的振动就等于两个波单独作用时所引起的振动之和。如果一个波的波峰和另外一个波的波谷相遇，那么这个地方的振动就等于每个波单独作用时所引起的振
5、动之差。电子雷管减震机理2022-5-3110北京科技大学 图中：A、B为相邻的两个炮孔，C为振动测点；A、B到C点的距离近似相等，为X。电子雷管减震机理ABCX2022-5-3111北京科技大学 波动方程y=AsinwtA是振幅，w是圆频率，y是A点处质点在时刻t离开其平衡位置的位移。电子雷管减震机理tyA2022-5-3112北京科技大学 距A点X处C点的振动方程 由于振动是从A点到C点的，所以C点处质点的振动落后于A点所需要的时间X/c，所以C点在时刻t的位移等于A点处质点在时刻（t-X/c)的位移。 yac=Asinw(t-X/c) 因为w=2/T=2f cT= yac=Asinw(t
6、-X/c)=Asin2(t/T-X/)=Asin2/(ct-X)电子雷管减震机理2022-5-3113北京科技大学 B点振动方程B点延时t开始振动y=Asinw（t-t）电子雷管减震机理tyB2022-5-3114北京科技大学 距B点X处C点的振动方程 由于振动是从B点到C点的，所以C点处质点的振动落后于B点,所需要的时间X/c，所以C点在时刻t的位移等于B点质点在时刻（t-X/c)的位移。 yac=Asinw(t-t-X/c) 因为w=2/T=2f cT= ybc=Asin2/c(t-t)-X)电子雷管减震机理2022-5-3115北京科技大学 电子雷管减震机理 ABCX yac=Asin2
7、/(ct-X)ybc=Asin2/c(t-t)-X)2022-5-3116北京科技大学 合成： y=Asin2/(ct-X)+Asin2/c(t-t)-X)y=Acos(2ct/-2X/-/2)+cos(2ct/-2ct/-2X/-/2)电子雷管减震机理 yac=Asin2/(ct-X)ybc=Asin2/c(t-t)-X)2022-5-3117北京科技大学sina = cos(a-/2) y=Acos(2ct/-2X/-/2)+cos(2ct/-2ct/-2X/-/2)根据振动的合成公式 y=Acos(2ct/+)式中电子雷管减震机理2022-5-3118北京科技大学)/2cos(2222t
8、cAAA)2/2/2cos()2/2cos()2/2/2sin()2/2sin(tantcXAXAtcXAXA 两相干波在空间任一点所引起的两个振动的位相差为： k=0、1、2、. 合振幅最大 k=0、1、2、. 合振幅最小电子雷管减震机理2022-5-3119北京科技大学/2tcckctk22ckctk)2/1(2)2/1(2 电子雷管减震机理2022-5-3120北京科技大学)2cos(tcAy合成振动位移公式：对时间t求导,即质点合成振动速度：)2sin(2tccAv)/2cos(2222tcAAA)2/2/2cos()2/2cos()2/2/2sin()2/2sin(tantcXAXAtcXAXA 电子雷管减震机理2022-5-3121北京科技大学/2tc ckctk22ckctk)2/1(2)2/1(2)/2cos(2222tcAAAk=0、1、2、. 合振速最小k=0、1、2、. 合振速最大 思考：2022-5-31北京科技大学22ABCX1X2如果A、B炮孔的装药量不等，A、B炮孔距离C点的距离不等，从A、B到C的传播过程中，振幅在减小、 yac=Asin2/(ct-X)ybc=Asin2/c(t-t)-X)2022-5-3123北京科技大学汇报完毕！
