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水 利 学 报

２０２２年 ９月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 ９期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）０９ － １０９２ － １３

水电坝基开挖中不同典型炮孔诱发振动的差异及其内因分析

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周海孝 ，高启栋 １，２，３ ，王亚琼 ，范 勇 ，卢文波 ，冷振东 ４
（１．长安大学 公路学院，陕西 西安 ７１００６４；２．三峡大学 湖北省水电工程施工与管理重点实验室，湖北 宜昌 ４４３００２；
３．武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 ４３００７２；
４．中国葛洲坝集团易普力股份有限公司，重庆 ４０１１２１）

摘要：明确水电坝基开挖中不同类型炮孔诱发振动的特性，对爆破振动安全控制具有重要的指导意义。通过现场
试验比较了主爆孔、预裂孔和光爆孔三种典型炮孔诱发振动峰值（ ＰＰＶ）及振动主频（ＤＦ），并结合不同炮孔爆破
作用边界条件的分析，借助数值模拟计算了不同爆破作用边界条件下岩石的动力响应特性，最后从爆炸能量分配
与塑性区发展的角度，探讨了不同炮孔诱发振动差异的内因。研究结果表明：若单响药量与爆心距处于同一当量
水平，预裂孔诱发的 ＰＰＶ及 ＤＦ均相对大于主爆孔与光爆孔，而光爆孔诱发的 ＰＰＶ水平及 ＤＦ与主爆孔大体相
当；预裂孔一般先于主爆孔起爆，抵抗线较大，且多采用径向和轴向不耦合装药，由导爆索侧向引爆，其爆破损
伤区和塑性区半径较小，消耗于岩石破碎的能量较少，转化为振动能的比例较大；光爆孔的装药结构及起爆方式
与预裂孔相同，但其抵抗线较小，转化为振动能的比例及塑性区大小与主爆孔大体相当；爆破作用边界条件（装
药结构、起爆方式及抵抗线等）的改变会导致爆炸能量分配及塑性区发展的不同，也是引起振动差异的内在因素。
关键词：水电坝基；岩石爆破；不同类型炮孔；爆破作用边界；振动差异
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ６４１ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０１６０

１ 研究背景

我国西南地区正在兴建或待建一批大型及特大型的水电工程 ［１］ ，水电工程施工往往会涉及到大量
土石方的爆破开挖。在坝基开挖过程中，为控制轮廓成型及降低对保留岩体的扰动，多采用轮廓控制
爆破的方式（如预裂爆破、光面爆破）。不同爆破方式常会涉及到不同类型的炮孔，且鉴于不同的功能
和目的，这些炮孔的爆破作用边界条件（如装药结构、起爆方式以及抵抗线大小等）存在显著差异，如
图 １所示。爆破作用边界的不同势必会引起振动特性的差异，而当爆破振动达到一定强度后，极易导
致岩石基础及周边建（构）筑物的失稳破坏 ［２ － ３］ 。因此，探究不同炮孔诱发振动特性的差异及其内在原
因，对于岩石基础开挖中爆破振动的安全控制具有重要指导意义。

图 １ 岩石边坡轮廓控制爆破示意

收稿日期：２０２２ － ０３ － ０８；网络首发日期：２０２２ － ０８ － ０２
网络首发地址：ｈｔｔｐ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０８０２．１０４８．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５２００９００３，５１９７９１５２）；陕西省自然科学基础研究计划项目（２０２１ＪＱ － ２５８）；湖北省水电工程施
工与管理重点实验室开放基金项目（ ２０２０ＫＳＤ０１）
作者简介：周海孝（ １９９４ － ），博士生，主要从事水工结构安全、岩石动力学及工程爆破研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｈｘｚｈｏｕ＠ｃｈｄ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者：高启栋（１９９１ － ），博士，讲师，主要从事工程爆破及岩石动力学研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｑｄｇａｏ＠ｃｈｄ．ｅｄｕ．ｃｎ

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