钻爆法广泛应用于各类矿山岩体开挖工程,特别是交通隧道、矿山井巷以及水工隧洞等地下硐室掘进项目。在地下硐室钻爆掘进过程中,良好的掏槽爆破效果是实现高效钻爆掘进的关键所在。然而对于坚硬岩体而言,炸药爆破致裂范围受限,槽腔岩体不能有效破碎分解进而难以被抛掷出槽腔,最终导致掏槽效果变差。为了改善硬岩掏槽爆破效果,提出一种环向切缝装药用于定向加强致裂槽腔岩体,使其充分破坏形成易于抛掷的破碎岩块,进而实现良好的掏槽效果。为了探究环向切缝装药的爆破机理,从理论上分析了环向切缝装药爆破以后的孔壁压力分布特征以及定向断裂爆破机理;利用高速纹影和冲击波超压联合测试系统,探究了普通柱状装药和不同管材环向切缝装药在空气场爆炸以后的爆轰产物和冲击波传播特性以及爆炸压力分布特征,并对环向切缝装药的管材进行了优化设计;通过单孔爆破试验,研究了普通柱状装药和环向切缝装药之间的爆炸应变分布与爆生裂纹展布差异;基于数值模拟直观展示了环向切缝装药的孔壁压力分布特征和导向裂隙形成历程,同时对环向切缝装药的切缝宽度进行了优化设计。然后,开展掏槽爆破试验和现场应用试验,探究了环向切缝装药对硬岩掏槽效果的影响以及环向切缝装药掏槽爆破技术的工程适用性。主要成果如下:（1）环向切缝管的存在,可以降低非切缝位置孔壁压力和提高切缝位置孔壁压力;环向切缝正对岩体在强冲击波的猛烈冲击作用下会形成类似于环向水平导向裂隙的狭长粉碎区。在爆炸应力波的作用下导向裂隙的前端会产生应力集中效应,促使导向裂隙优先向前扩展延伸;在后续爆生气体加载阶段,环向切缝位置处爆生裂隙的尖端会产生较大的应力强度因子,使得环向切缝位置处爆生裂隙能够继续优先快速扩展延伸。（2）普通柱状装药爆炸以后,爆轰产物和爆炸冲击波以装药中心为对称轴均匀向四周传播,且爆炸压力沿装药中心对称分布,表明爆炸能量沿装药四周各个方向均匀分配;而环向切缝装药爆炸早期爆轰产物和爆炸冲击波都优先从切缝位置开始向外传播,且环向切缝管的存在会提高切缝方向爆炸压力和降低非切缝方向爆炸压力,表明环向切缝装药在切缝方向具有一定的聚能效应。不同材质切缝管的聚能效果具有一定差异,从高到低分别为SS管、PVC管、FRP管和PMMA管,但在综合考虑了聚能效果、使用成本以及安全性以后推荐使用PVC管。（3）普通柱状装药四周的爆炸应变沿炮孔中心对称分布,而环向切缝管的存在会提高切缝方向爆炸应变和降低非切缝方向爆炸应变,爆炸应变分布特征的鲜明对比进一步证实了环向切缝装药在切缝方向的聚能效应。普通柱状装药爆破以后炮孔周围形成了3条径向裂纹,径向裂纹没有特定的扩展方向,而且径向裂纹的长度基本都在100mm左右;环向切缝装药爆破以后仅在环向切缝所处的水平高度形成了一条贯穿整个爆破模型的水平裂纹,该水平裂纹扩展到了爆破模型的边缘,且正对切缝方向的水平裂纹发育程度明显高于背对切缝方向,环向切缝装药在切缝方向的裂隙扩展能力得到明显提高。（4）数值模拟结果显示:非切缝位置处各测点的孔壁压力峰值基本相等,而切缝位置处测点的孔壁压力峰值明显高于非切缝位置处测点。由于切缝位置处孔壁承受较高的初始压力,环向切缝正对区域内的岩体迅速发生破坏形成类似于环向水平导向裂隙的粉碎区,而且随着导向裂隙扩展距离的增加,导向裂隙的宽度逐渐变小形成裂隙尖端。此外,通过分析孔壁压力和导向裂隙长度随切缝宽度的变化规律,确定了最佳切缝宽度为4mm。（5）掏槽孔采用普通柱状装药时,掏槽爆破炮孔利用率在75%左右,且爆后产生了明显的大块岩石;掏槽孔采用环向切缝装药时,掏槽爆破炮孔利用率达到95%以上,且爆后岩石破碎块度均匀合理。结果表明采用环向切缝装药能够显著改善硬岩掏槽效果。现场应用结果显示:在掏槽孔中采用环向切缝装药能够明显提高循环进尺和炮孔利用率,显著降低炸药单耗和雷管单耗,不仅加快了硬岩巷道的钻爆掘进速度,而且还降低了硬岩巷道的钻爆掘进成本。结果证明了环向切缝装药掏槽爆破技术在硬岩地下硐室钻爆掘进中具有很好的适用性。图98表23参212