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合力建设长江黄金水道是贯彻落实十七届三中全会精神,统筹区域协调发展的重要举措;是落实科学发展观、建设节约型社会,实现可持续发展战略的具体行动。要加强规划、合理布局,突出重点、加强协调,调整结构、加快综合运输体系建设,为长江流域经济持续快速协调发展做出新贡献。
为实现长江黄金水道的航运效益目标,按照航道规划,在三峡工程按175m蓄水位方案运行后,要求万吨级船队汉渝直达的时间保证率不低于50%。针对万吨级船队的通航标准,航道主要存在泥沙累积性淤积造成航槽移位、峡谷河段急流碍航以及有些局部河段礁石碍航的问题。在这些碍航河段中,礁石所处位置不当是造成碍航的主要因素之一,需通过炸礁进行整治。
在航道炸礁工程中,如何减少清底补爆是一个关键技术问题,其主要目的是减少水下爆破二次补爆的工程量,提高施工效率,降低工程成本,促进航道炸礁技术的进步。
过去炸礁工程中,清底时常存在爆破后礁石块径过大,岩面留有余埂等现象,挖泥船无法按照计划的分条分段一次性挖抓到设计深度,从而反复定位和寻找浅点,使工效大大降低。需补钻的部位分散,钻孔定位困难,预留部位炸层浅薄,二次钻爆和清渣的单方成本大。所以,航道炸礁工程减少清底补爆措施研究显得意义重大。
本文在参阅了大量相关航道炸礁爆破的理论和实践等相关资料和书籍以后,拟从炸药单耗、孔距与排距、超深和堵塞等四个方面展开深入研究减少清底补爆的措施,运用力学手段结合数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA作为辅助着重研究四种岩石材料(花岗岩、石灰岩、砾岩利砂岩)的水下钻孔爆破参数,同时提出航道炸礁工程减少清底补爆的具体措施。
本文通过数值模拟得出了不同岩性下的水下钻爆参数,主要结论如下:
一、通过交叉模拟对比分析,得出了水下钻孔爆破炸药单耗、孔距与排距、超深深度和堵塞长度四个参数的最优值;
二、在同种岩石和炸药材料下,炸药单耗随着水深的增大而增大,但幅度不大。在实际施工中,影响炸药单耗的因素很多,主要有岩石的强度、炸药种类、自由面条件、施工条件、装药方式、水深和挖泥船清渣能力等。
三、在水下钻孔爆破中,如果孔距过大,应力随炮孔距离增大而增大,岩体将得不到充分破碎,达不到减少清底补爆的目的。通过分析,本文中选取200cm×150cm作为不同岩性的水下钻孔爆破最优的孔距和排距值。
四、为了保证爆破一次性达到钻孔设计深度,不留余埂,保证爆破岩石块度均匀,钻孔应设一定的超钻深度。通过分析,应根据岩石条件及性质的不同选取155-177cm作为水下钻孔爆破超深值的最优值。
五、理论与实践研究均证明,水下爆破钻孔装药后在孔口留作一定的堵塞措施对于爆破效果有很大的促进作用。通过分析得出,根据岩石条件及性质的不同选取125cm-160cm作为水下钻孔爆破堵塞值的最优值。
本文采用正交试验的方法来验证数值模拟结果的合理性,具有很强的优越性。水下钻孔爆破炸药单耗、孔距与排距、超深深度和堵塞长度等四个参数是相互影响的,为了验证单项参数的合理性,若进行全面试验,则试验的规模将很大,往往因试验条件的限制而难于实施,所以本文采用了正交试验的方法。正交试验用部分试验来代替全面试验,通过对部分试验结果的分析,了解全面试验的情况。采用正交试验的方法验证由数值模拟方法的得出的各种岩性下的水下钻孔爆破参数,获得了较好地爆破效果。爆破后扫床检查,岩体均匀破碎,不留根底。正交试验的结果表明数值模拟的结果是合理可信的。