申请/专利权人：四川华能泸定水电有限公司;中国科学院武汉岩土力学研究所

申请日：2022-06-17

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN115164661B

主分类号：F42D3/04

分类号：F42D3/04;F42D1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2022.10.28#实质审查的生效;2022.10.11#公开

摘要：本发明公开一种定向聚能环及隧道围岩应力解除爆破方法，定向聚能环包括环本体，环本体的外侧面局部凹设形成有沿其长度方向延伸的聚能槽，聚能槽设置多个且沿其周向间隔布设，环本体具有处在相邻两个聚能槽之间的释能区，每一释能区设有多个通孔，多个通孔沿环本体的长度方向依次布设。本发明提供的定向聚能环，在进行爆破时爆破能量从通孔释放，以实现应力解除爆破孔的爆破，且爆破能量易从聚能槽处破坏环本体，进而释放能量，如此多个通孔和多个聚能槽释放的能量，对应力解除爆破孔形成网状切割，使应力解除爆破孔被均匀破坏，进行更好释放隧道围岩高应力集中区的应力，有效预防岩爆的发生，保证施工人员和设备的安全以及施工进度按计划进行。

主权项：1.一种隧道围岩应力解除爆破方法，其特征在于，包括以下步骤：确定隧道掌子面区域围岩的应力分布参数，其中，所述应力分布参数包括应力集中的空间位置以及应力数值；确定具有大于预设应力数值的应力集中的空间位置为待爆破应力集中的空间位置；在所述待爆破应力集中的空间位置处钻设应力解除爆破孔，其中，所述应力解除爆破孔设有三个，三个所述应力解除爆破孔不共线布设，且三个所述应力解除爆破孔的中心轴线相互平行，任意两个所述应力解除爆破孔之间的距离相等；对应在所述应力解除爆破孔内设置定向聚能环；在所述定向聚能环内设置炸药进行定向爆破；其中，所述定向聚能环包括环本体，所述环本体的外侧面局部凹设形成有沿其长度方向延伸的聚能槽，所述聚能槽设置多个，且沿其周向间隔布设，所述环本体具有处在相邻两个所述聚能槽之间的释能区，每一所述释能区设有多个通孔，多个所述通孔沿所述环本体的长度方向依次布设；所述应力解除爆破孔的孔深为H，待爆破应力集中的空间位置的岩体深度为S，且H≥S；所述“确定隧道掌子面区域围岩的应力分布参数”的步骤包括：获取隧道围岩拟爆破消能洞段的工程地质参数，其中，所述工程地质参数包括岩体初始地应力、岩体力学参数以及隧道几何尺寸；建立模拟隧道开挖过程的三维数值计算网络模型；在三维数值计算软件中，以工程地质参数为约束条件对所述三维数值计算网络模型进行处理和设置，以模拟隧道开挖和支护的施工过程；根据隧道开挖和支护的施工过程的计算机模拟结果，分析隧道掌子面区域的围岩应力特征，确定隧道掌子面区域的围岩的应力分布参数；所述三维数值计算网络模型包括多个模型单元，其中，在所述三维数值计算网络模型中模拟隧道的一倍洞径范围内，每一所述模型单元的等效尺寸小于或等于隧道等效直径的120，且所述三维数值计算网络模型的外边界尺寸大于隧道等效直径的6倍；所述“根据隧道开挖和支护的施工过程的计算机模拟结果，分析隧道掌子面区域的围岩应力特征，确定隧道掌子面区域的围岩的应力分布参数”的步骤包括：根据隧道开挖和支护的施工过程的计算机模拟结果，分析隧道掌子面区域的围岩应力特征，确定隧道掌子面区域的围岩的应力集中位置；截取隧道掌子面区域应力集中位置处不同角度和方向的剖面图；根据所述剖面图，确定道掌子面区域的应力集中的空间位置以及应力数值。

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