爆破对深路堑开挖边坡稳定性的影响分析
爆破施工广泛应用于各类边坡工程,但爆破施工也会带来各种问题,使周围岩体产生程度不等的破坏,从而影响工程围岩及边坡岩体稳定条件。爆破产生的边坡失稳灾害分为两类:一类是爆破振动引起的自然高边坡失稳;另一类是爆破开挖后残留边坡遭受破坏,日后风化作用不断引发的塌方失稳。爆破对边坡的稳定性的影响一方面取决于爆破的振动强度,另一方面取决于坡体自身的地质条件。众所周知,边坡岩体内节理等软弱结构面的存在使岩体的连续性遭到破坏,弱化了边坡岩体的强度。当具有一定烈度的爆破地震波通过软弱结构面时,软弱层吸收了大部分的能量,引起自震动,松散介质与结构软弱面相对弱化,比初始状态有一定的松动。很可能导致该结构面出现相对位移,产生扩张,从而首先在该薄弱处裂开。在裂开的过程中,在裂隙尖端发生应力集中,从而加剧软弱夹层的破坏过程。由于软弱夹层的密度、弹性模量和纵坡速度均比两侧岩石小,当波传播至两者界面处,便发生反射,反射回去的波与随后继续传来的波相叠加,当其同向位时,应力波会增强,使软弱夹层迎波一侧岩石破坏加剧。同时由于软弱夹层的能量吸收作用,软弱夹层可保护其背波的岩石,使其破坏减轻。因而在不考虑其它外部作用的因素下,由爆破引起的沿软弱夹层滑动的顺层岩石滑波一般均优先发育在迎波面。爆破松动现象在开挖边坡的工程实践上是常见不鲜的。坡体爆破时以爆点为中心使能量快速发散和衰减，在爆破产生的应力波的反复拉伸、压缩作用下使得距炮孔中心100~150R范围内的边坡岩体产生爆破松动带，造成结构面咬合力和抗剪强度下降，这是不利于边坡的稳定。如果采用大药量、大爆破,形成比较大的规模,加之爆破时岩体间约束条件的差异,致使露天边坡爆破松动带的深度往往比较大。由于结构面间的松动,其咬合作用丧失或部分丧失,因而结构面抗剪强度降低,造成边坡失稳。水是影响泥化夹层强度的最主要因素。一般情况下,水以结晶水的形式赋存于泥化夹层中,在爆破振动等外在因素触发下,结晶水则在泥化夹层表面游离成自由水而形成水膜面,使泥化夹层抗剪强度急剧下降。日本学者曾测得水膜面强度指标:粘聚力及内摩擦角分别为C=5KPa,φ=2°10′,由此可见水膜面化部分的泥化夹层抗剪强度几乎降低至为零。爆破波是一种低频弹性波,如果边坡开挖时受到频繁爆破作用,处于爆破影响区的岩体受这种低频重复性爆破动荷载作用,其强度及变形特性会显著降低,且岩体越软弱强度降低得越明显。因此,对具有弹塑性力学特性的软弱结构面,由于其不可逆变形,在边坡重复性动态荷载作用下,其不可逆变形的累计效应相当明显,从而恶化了边坡的稳定条件。因此，爆破能量对边坡的稳定性影响，不仅需要考虑爆破产生的瞬时动态效应，也要考虑频繁爆破产生的岩体疲劳破坏效应，而这种疲劳叠加破坏效应往往为很多人员所忽略。如某高速公路高边坡开挖时虽然采用了小药量爆破，但由于边坡高度大，爆破开挖时间持续了近8个月，最终造成了边坡的开裂变形。爆破作用可产生完全破坏区、强破坏区和轻破坏区。完全破坏区的岩块将在清方挖运过程中全部清除干净,而处于强破坏区和轻破坏区的围岩产生了不少不同的张裂缝,将成为地下水流动的良好通道,并将不可避免的改变地下水动态,包括裂隙对水量分布及渗透压力的浸蚀作用等,从而影响边坡的应力场及渗流场,即爆破损伤与渗流耦合致使边坡弱化。渗流与爆破损伤的耦合作用方式为:损伤—渗流—损伤,耦合作用过程也是边坡岩体弱化加剧过程。耦合分析就是以损伤场控制方程、渗流场控制方程联立求解,其数值模拟已在很多高边
坡工程等实践中得以成功实施。
综上，在工程建设中合理设置爆破工艺，是确保边坡稳定的重要组成部分，应采用预裂爆破、松动爆破等工艺进行合理进行施做，提高边坡的自身稳定性。
