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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (9): 1934-1949.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.09.009
李腾飞1, 2, 李宏兵2, 周子龙1, *, 杨志龙1, 张程娇2, 冷振东1, 2, 田水龙2
LI Tengfei1, 2, LI Hongbing2, ZHOU Zilong1, *, YANG Zhilong1, ZHANG Chengjiao2, LENG Zhendong1, 2, TIAN Shuilong2
摘要: 隧道光面爆破的核心目标是形成整齐轮廓并尽量减小围岩扰动。为揭示混装炸药在水平孔内孔壁载荷的非对称分布规律及其对定向破岩与轮廓侧损伤控制的作用机制,建立相应的理论计算与参数优化方法,针对现场混装炸药在水平光面孔内受重力影响下呈“下部耦合装药、上部不耦合装药”的真实装药形态,提出弓形不耦合装药(arc-shaped decoupled charge,ADC)概念,建立其几何参数体系与不耦合系数新定义,并将孔壁载荷划分为耦合侧与不耦合侧分别建模: 耦合侧采用阻抗匹配孔壁压力表达,不耦合侧基于爆轰产物等熵膨胀与波阵面传播规律推导出峰值压力分布计算方法,揭示孔壁压力在非装药侧呈左右对称的非线性衰减特征; 进一步采用 LS-DYNA 流固耦合数值方法,对同心不耦合装药(decoupled charge,DC)、传统偏心不耦合装药(eccentric decoupled charging, EDC)与ADC结构进行对比验证,得出理论孔壁压力分布与仿真结果一致,ADC结构在相同装药量下可产生更强的定向破岩与更高的能量利用率; 在保证相当破碎效果的前提下,通过增大装药系数可显著降低装药量(典型工况下可降低49.88%~69.44%),并实现“开挖侧强破碎、轮廓侧弱损伤”的需求。多孔联合作用表明,光面孔连线与水平面夹角β变化对裂缝贯通与保护侧损伤厚度影响显著,需结合拱部位置对装药系数进行微调。高海拔硬岩隧道现场应用验证了ADC结构的工程可行性与光面成型潜力。