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第三章土石方开挖与填筑土石的分类 土石的分类繁多，其分类法也很多，如按土石的沉积年代、颗粒级配、密实度、液性指数分类等。在工程施工中，按土的开挖难易程度将土石分为八类如下表，这也是确定工程劳动定额的依据。土的工程分类土的工程分类类别 土的名称 开挖方法 可松性系数 Ks Ks 第一类 松软土砂，粉土，冲积砂土层，种植土，泥炭（淤泥）用锹、锄头挖掘 1.081.17 1.011.04 第二类 普通土 粉质粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土和粉土 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 1.141.28 1.021.05 第三类 坚土 软及中等密实粘土，重粉质粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘土、压实的填筑土 主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍 1.241.30 1.041.07 第四类 砾砂坚土 重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石 先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤 1.261.37 1.061.09 第五类（软石）硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩 用镐或撬棍、大锤，部分用爆破方法 1.301.45 1.101.20 第六类（次坚石）泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩、片麻岩 用爆破方法，部分用风镐 1.301.45 1.101.20 第七类（坚石）大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砾岩、砂岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 用爆破方法 1.301.45 1.101.20 第八类（特坚石）安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩，玢岩 用爆破方法 1.451.50 1.201.30 土的工程性质 土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要工程性质有：土的可松性、渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。土具有可松性即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复。土的可松性程度用可松性系数表示，即 土的渗透性是指土体被水透过的性质。土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生流动，当基坑开挖至地下水位以下，地下水在土中渗透时受到土颗粒的阻力，其大小与土的渗透性及地下水渗流路线长短关。最初可松性系数最初可松性系数 最后可松性系数最后可松性系数 （3）容重：天然状态土的单位体积重量称为容重，它是显示土壤密实程度的主要标志。（4）含水量：土中所含水分的重量与土的固体颗粒重量之比称为土的含水量。以百分数表示。“反映了土的物理力学性状，对工程地基的施工、土方的开挖与填筑、土方的密实有直接的影响。土方量的计算1、基坑、基槽、土方量的计算土方量可按拟柱体积的公式算：式中 V土方工程量，H，F1，F2如下图所示。F1、F2分别为基坑的上下底面积，F0为中截面面积，a）基坑土方量计算；b）基槽、土方量计算2、场地平整土方工程量计算 零线的概念：（1）四棱柱体计算法 全挖或全填 二挖二填 一（三）挖三（一）填 部分挖填：2、场地平整土方工程量计算 （2）三棱柱体计算法 全挖或全填 部分挖填：2、场地平整土方量的计算 在场地平整土方工程施工之前，通常要计算土方的工程量。但土方外形往往复杂，不规则，要得到精确的计算结果很困难。一般情况下，可以按方格网将其划为一定的几何形状，并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。其计算步骤如下：划分方格网计算各角点的地面标高计算各角点的设计标高计算各角点的施工高度计算零点、绘出零线计算各方格内的挖填方体积统计挖、填方量调整设计标高 场地设计标高确定场地设计标高确定 设计标高确定一般方法：工程实例：计算方格网零点及其零线 零线即挖方区与填方区的交线，在该线上，施工高度为零。零线的确定方法是：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出（下图）方格边线上零点的位置，再将各相邻的零点连接起来即得零线。某建筑场地地形图和方格网（边长a=20m）布置如图。土壤为二类土，地面泄水坡度ix=0.3%,iy=0.3%。试确定场地设计标高（不考虑土的可松性影响）并计算挖、填土方量。143.03 243.70 344.15 444.48 542.79 642.99 743.40 843.94 941.88 1042.20 1142.56 1242.79二、土方调配目的：使土方总运输量（m3m）最小或施工费用最低1、调配区划分、平均运距、施工单价：2、表上作业法：初始调配方案最优方案判别方案调整检查校核各调配区的土方量和平均运距土方平衡与施工运距某土方调配工程，其土方工程量和运距见下表：挖方区编号填方区编号及运距（m)各区挖方量(M3)T1T2T3W1997226729483640W222462881256918900W3135611861570148W4306422359715573各区填方量(M3)4642212462373=28261=28261试用线性规划方法确定初始调配方案和确定最优方案挖掘机 基坑土方开挖一般均采用挖掘机施工，对大型的、较浅的基坑有时也可采用堆土机。挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式两种。按传动方式分为机械传动和液压传动两种。斗容量有0.2m3、0.4m3、1.0m3、1.5m3、2.5m3等多种。挖掘机利用土斗直接挖土，因此也称为单斗挖土机，按土斗作业装置分为正铲、反铲、抓铲及拉铲，使用较多的是前三种。正铲 适用于开挖停机面以上的土方，且需与汽车配合完成整个挖运工作。正铲挖掘机挖掘力大，适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土。一般用于大型基坑工程，也可用于场地平整施工。正铲挖土和卸土的方式正铲挖土和卸土的方式根据正铲挖土机与运输汽车的相对位置不同，正铲挖土和卸土方式有以下两种：（1）正向挖土、后方卸土。（2）正向挖土、侧向卸土。3正铲挖土机的工作面及开行通道挖土机在一个停机位置所能开挖到的工作面称为掌子，也叫掌子面。工作面的大小和形状，一般根据机械的性能、挖土和卸土的方式以及土壤的性质等因素来确定。根据工作面的大小和基坑的断面，即可布置挖土机的开行通道。反铲 适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停机面以下的土方，一般反铲的最大挖土深度为46m的基坑，经济合理的挖土深度为35m。反铲也需要配备运土汽车进行运输。反铲挖土机的开行方式及施工方法反铲挖土机的开行方式有沟端开行和沟侧开行两种。（1）沟端开行。挖土机位于基槽一端挖土，随挖随退，后退方向与基槽开挖方向一致。其优点是挖土方便，开挖的深度和宽度都较大。反铲挖土机如能在基槽两侧卸土，其最大挖土宽度为17倍挖土机的有效挖土半径。如基坑宽度超过1.7倍挖土机的有效挖土半径时，则可将基坑分条平行开挖。（2）沟侧开行。挖土机位于基槽一侧挖土，随挖随平行于基槽移动。由于挖土机移动方向与挖土方向相垂直，所以机身稳定性较差，开挖的深度和宽度均较小，最大宽度为0.8倍挖土机的有效挖土半径，但可就近卸上堆置。一般在场地宽敞的临时性窄沟开挖中采用。抓铲 对施工面狭窄而深的基坑、深槽、深井采用抓铲可取得理想效果，也可用于场地平整中的土堆与土丘的挖掘。抓铲还可用于挖取水中淤泥、装卸碎石、矿碴等松散材料。抓铲也有采用液压传动操纵抓斗作业。拉铲 拉铲适用于一至三类的土，可开挖停机面以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土，也可用于大型场地平整、填筑路基、堤坝等。推土机 推土机适于推挖一至三类土。用于平整场地，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。推土机的作业效率与运距有很大关系，下表为直铲作业时的经济运距。行走装置机 型经济运距（m）备 注履带式大 型中 型小 型50l00（最远l50）60100（最远120）50上坡用小值下坡用大值轮胎式 5080（最远150）推土机推土机推土机推土机下列作业条件下宜选用推土机下列作业条件下宜选用推土机:配合开挖机械作掌子面清理、渣堆集散工作；具备挖掘机工作条件地段的土石推运(如炮台清理、边坡修整等)；施工场地广阔，大方量嵌合紧密的坚实黏土及软岩的开挖；小型基坑及不深的河渠土方开挖；弃渣场的平整；配合铲运机开挖助推。为提高推土机的生产率，可采用以下几种施工方法。（1）下坡推土。在不大于15的斜坡上，推土机顺坡向下切土、推运，借助机械本身的重力作用，增大切土深度，缩短铲土时间，可提高生产率30左右。（2）并列推土。平整大面积的场地时，为了增大铲刀前土壤的体积，一般采用台推土机并列推土。这样可以减少土的散失，提高生产率，并可增大推土量1530。两台推土机刀片间距保持3050cm，平均运距不宜超过5075，不宜小于20。（3）槽子推土。利用已推过的土槽再次推土，可以减少铲刀前土的散失。当土槽推到一定程度，再推土埂。一般推土量可提高1030。这种方法适宜于挖土层较厚、运距较远的工程。（4）分批集中，一次推送。当推运距离较远且土质又较坚硬时，由于铲刀切土深度较小，可将铲起的少量土先集中在几个中间地点，再一次推送，以便在铲刀前保持满载，有效地利用推土机的功率，缩短推运时间。（5）附加侧板。在铲刀两侧设置挡土板，增加铲刀前土的体积，以减少土的散失，提高生产率。铲运机铲运机 铲运机是一种能综合完成挖、装、运、填的机械，对行驶道路要求较低，操纵灵活，生产率较高。按行走机构可将铲运机分为拖拉机式铲运机和自行式铲运机两种；按铲斗操纵方式，又可将铲运机分为钢索式和液压式两种。可选用装载机作为主要挖装机械可选用装载机作为主要挖装机械:挖三级以下土方；挖装松散土方、沙砾石及爆破后快度适宜的石渣；利用推土机带松土器对坚实黏土、冻土和软岩破碎后的土石方挖装；由于施工场地狭窄，不便于挖掘机进入作业面作业的土石方挖装；具有分散的作业点，但每个作业点土石方挖装量均不很大；掌子面高度、装车台阶高度和作业面宽满足装载机作业要求；运距短，可以使用装载机同时完成挖运作业。铲运机铲运机铲运机的开行路线铲运机的开行路线铲运机由挖至卸运行的循环路线称为开行路线。开行路线合理与否，将直接影响生产效率，所以要预先根据挖填方区的分布合理地组织。开行路线一般有以下两种形式：（1）环形路线。（2）字形路线。提高铲运机生产率的措施（1）下坡铲土。借助机械本身自重的作用，来加大切土深度和缩短铲土时间。但纵坡不得超过25，横坡不得超过6；铲运机不能在陡坡上急转弯，以免翻车。（2）推土机助铲。在较硬的土层中用推土机在铲斗后助推，可加大铲刀切削力、切土深度和铲土速度。推土机在助铲的空隙时间可兼做松土或平整工作，为铲运机创造工作条件。提高铲运机生产率的措施（3）双联铲运法。当拖拉式铲运机的牵引力有富裕时，可在拖拉机后面串联两个铲斗进行双联铲运。如果土质较硬，可用双联单铲操作，即先将一个土斗铲满，再铲第二个土斗；对于松软的土，则用双联双铲，即两个土斗同时推土。推土机推土机（索式、液压式）特点：操作灵活 工作面小 速度快 转移方便 能爬30坡 适用范围：场地清理平整 1.5m以内的基坑开挖和沟槽回填 堆筑堤坝 配合挖土机集土 适用于一三类土 作业方法：槽形推土 下坡推土 并列推土 工作距离：100m 最佳距离：3060m铲运机铲运机（索式、液压式）特点：操作灵活 综合挖运卸平 运转方便 效率高 道路要求低 适用范围：地形起伏小大面积场地平整 大型基坑沟槽开挖 筑填路基 适宜松土和普通土 工作距离：拖式300800m 自行式8001500m 作业方法：环形 8字形 下坡铲土法 跨铲法 助铲法单斗挖土机单斗挖土机（挖掘机）（机械式 液压式）特点：挖土方便灵活 效率高 可适应不同条件施工 需装卸汽车配合 适用范围：地形起伏大 挖土深、高 土方量大 工作面条件差作业方法：特点：正铲挖土机正挖侧装 正挖反装 前进向上 强制切土反铲挖土机沟端开挖 沟侧开挖 后退向下 强制切土拉铲挖土机沟端开挖 沟侧开挖 后退向下 自重切土抓铲挖土机正抓侧装 正抓反装 直上直下 自重切土 运输机械1.循环式运输机械2.连续式运输机械皮带运输机挖运机械数量计算挖运机械数量计算挖运机械设备的生产能力挖运机械设备的生产能力工程的工期决定了施工强度，施工强度决定了所需的填筑能力，在掌握挖运机械设备的生产能力的基础上，可以决定所需挖运机械设备数量。挖掘机械挖掘机械 的生产率的生产率 挖掘机的生产率P(m3/h)式中，q土斗的几何容积，m3；n每分钟循环工作次数（单斗挖掘机），每分钟倾倒的土斗数量（多斗挖掘机）；KH土斗的充盈系数，表示实际装料体积与土斗的几何容积的比值；Kp土的松散系数，表示挖土前实土与挖土后松土体积的比值；KB时间利用系数；Kt联合作业延误系数，考虑运输工具影响挖掘的工作时间。运输机械的生产能力运输机械的生产能力循环式运输机械的生产能力（m3）式中，q运输工具装载的有效方量，m3；T1一台班的时间，min；T2一台班内运输工具的非工作时间，min；t运输工具周转一次所需时间，min。周转一次所需时间周转一次所需时间对于工地常用的汽车、拖拉机，式中，t1装车时间，min；t2卸车时间，min；L运距，m；v平均行驶速度，km/h。（拖拉机，3.55km/h。汽车，一般工地道路，520km/h；改善路面的道路，2530km/h。）运输机械数量的确定运输机械数量的确定循环式运输机械数量n的确定：式中，QT运输强度（每台班需运输的总方量），m3。q运输工具装载的有效方量，m3；T1一台班的时间，min；T2一台班内运输工具的非工作时间，min；t运输工具周转一次所需时间，min。带式运输机的生产率P(m3/h)式中，K带形系数；v带的运行速度，m/s；B带宽，m；KB时间利用系数；KH充盈系数；Kp土的松散系数，表示挖土前实土与挖土后松土体积的比值；Kd土石粒径系数，粒径为0.10.3倍带宽者，取0.75；粒径为0.050.09倍带宽者，取0.9；对细粒材料，取1；K0倾角影响系数，倾角越大，系数越小。挖运强度的确定挖运强度的确定 土石施工的挖运强度取决于土石的填筑强度；土石的填筑强度取决于各施工阶段要求完成的填筑方量。填填 筑筑 强强 度度(m3/d)式中，V分期完成的填筑设计方量，m3；（以实方计）Ka沉陷影响系数，可取1.031.05；K施工不均衡系数，可取1.21.3；K1作业土料损失系数，可取0.90.95；T施工分期时段有效工作天数，d。运运 输输 强强 度度 根据填筑强度QD确定，(m3/d)式中，K2运输损失系数，可取0.950.99；Kc压实影响系数，为设计干容重与土料运输的松散容重之比。开开 挖挖 强强 度度 根据填筑强度QD确定，(m3/d)式中，Kc压实影响系数，为设计干容重与料场土料天然容重之比。K3开挖损失系数，可取0.920.97。挖运机械数量的确定挖运机械数量的确定采用正向铲和自卸汽车配合是最普遍的挖运方案。挖掘机的斗容量和自卸汽车的载重量要求有合理的匹配关系。应复核挖掘机的装车斗数，即装满一辆自卸汽车所需挖掘机的斗数。挖掘机自卸汽车的匹配挖掘机自卸汽车的匹配式中，Q自卸汽车的载重量，t；q选定挖掘机的斗容量，m3；gc料场土料天然容重，kg/m3;Kp土料的松散影响系数；KH挖掘机土斗充盈系数。挖掘机自卸汽车的匹配挖掘机自卸汽车的匹配如m过大，说明挖掘机的斗容量太小，汽车等待时间太长；如m过小，说明自卸汽车的载重量太小，换车过于频繁，等候时间太长。通常应使一台挖掘机所需的n辆汽车所具有的生产能力略大於该台挖掘机的生产能力。式中，Pa一辆汽车的生产率，m3/h;Pc一台挖掘机的生产率，m3/h。挖挖 掘掘 机和汽车的机和汽车的 数数 量量 满足高峰施工期填筑强度的挖掘机的数量应为：满足高峰施工期填筑强度的汽车总数应为：QCmax和QTmax分别为高峰施工期开挖及运输土料的最大强度（m3/h）。综合机械化方案选择原则综合机械化方案选择原则 宜减少配套机械种类，同一类型的施工机械，其型号、生产厂家不应过杂。应选择合适施工技术水平和管理维修水平，零配件易于解决，技术性能先进的施工机械。应优先选用通用施工机械，特定施工条件可考虑选用专用施工机械。必须保证关键线路工程施工进度。综合机械化方案选择原则综合机械化方案选择原则 施工机械配套组合时，应先确定起主导机械，再确定配套机械，其生产能力应略大于主导机械的生产能力计算施工机械数量时，必须满足各施工期施工进度和强度的要求，并应考虑各种施工条件造成的施工不均匀程度。应进行技术经济比较，确定机械类型和数量。开挖和运输机械选择一般要求开挖和运输机械选择一般要求应优先选用正铲挖掘机作为大体积集中土石方开挖的主要机械。选择挖装机械时，应考虑挖装机械对梯段高度、岩石块度、工作面宽度和装车台阶高度等方面的要求。运输机械主要选用不同类型和规格的自卸汽车。自卸汽车的装载容量应与挖装机械相匹配，其容量宜取挖装机械铲斗斗容的3倍6倍。基本概念：爆炸、爆破基本概念：爆炸、爆破爆炸：经过化学反应，将炸药的化学能转变为机械能和其它形式的能，产生高温高压气体，并伴有声光效应的现象。爆破：利用爆炸产生的能量，改变和破坏周围介质的过程。爆破基本原理及药量计算爆破基本原理及药量计算 炸药爆炸属于化学爆炸。炸药在一定的起爆能作用下，在瞬间内发出激烈的化学分解反应，产生强烈的冲击波和大量的高温气体，冲击波作用于周围的介质，使介质产生应力波，若应力波的压应力或拉应力超过介质的抗拉或抗压极限强度，介质就破裂，产生径向裂缝，而高压气体膨胀挤压介质，扩大裂缝，使介质破碎。这就是爆破。炸药爆炸的条件炸药爆炸的条件爆炸：某一物质系统在发生迅速的物理和化学变爆炸：某一物质系统在发生迅速的物理和化学变化时，其内能高速释放而对周围介质做功的过程。化时，其内能高速释放而对周围介质做功的过程。物理爆炸物理爆炸核爆炸核爆炸化学爆炸：由于炸药获得一定的起爆能量后，化学爆炸：由于炸药获得一定的起爆能量后，迅速发生化学反应，放出大量的热能，并生迅速发生化学反应，放出大量的热能，并生成高温、高压气体对岩石做功的结果。成高温、高压气体对岩石做功的结果。炸药爆炸的条件炸药爆炸的条件条件条件反应过程释放足够的热能反应过程释放足够的热能反应过程迅速反应过程迅速 短时间产生大量高温、短时间产生大量高温、高压气体高压气体反应过程生成大量的气体反应过程生成大量的气体 气体压缩产气体压缩产生势能生势能反应过程自动进行传播反应过程自动进行传播一、无一、无限介质中的爆破限介质中的爆破1、两个假设(介质无限、介质均匀)2、爆破结果：压缩圈、破碎圈、松动圈、震动圈3、分析爆炸能量以冲击形式作用于介质，在介质中产生应力波，产生裂缝；高温高压膨胀气体，使介质挤压，裂缝扩大；a.压缩圈：最靠近药包的介质变为熔融状的塑性状态(30000C高温、510万个大气压），随着冲击波的外移，温度、压力降低，介质向中心运动形成压缩圈或粉碎圈；b.破碎圈（抛掷圈、松动圈）：随冲击波传播，一方面介质回弹，产生径向拉应力，形成环向裂缝。另一方面向外膨胀形成环向拉应力 产生径向裂缝；c.震动圈：冲击波已减弱，仅使其产生震动。无限介质中的爆破机理无限介质中的爆破机理无限介质中的爆破机理无限介质中的爆破机理二、有限介质中的爆破作用二、有限介质中的爆破作用1、临空面临空面-两种介质分界面。反射拉力波：弧状裂缝使临空面形成一个弧状板块 新临空面向纵深发展；聚能作用 a.爆炸偶极子(电偶极子)b.临空面聚能2、爆破漏斗爆破漏斗定义：在有限介质中埋设集中药包进行爆破，将炸成以药包中心为顶点的倒圆锥形爆破坑，形如漏斗，称为爆破漏斗。成因分析：a 弧状裂缝依次向纵深发展、径向裂缝、环向裂缝、临空 面上裂缝、非均质无规律裂缝；b 高压高温气体产生抛掷。爆破作用指数及爆破分类(按n值)爆破漏斗爆破漏斗的几何特征的几何特征W最小抵抗线，即药包中心至临空面的最短距离；r爆破漏斗底半径；R爆破作用半径；P可见漏斗深度；L抛掷距离。爆爆 破破 作作 用用 指指 数数比值最能反映爆破漏斗的几何特征，称之为爆破作用指数。当n=1，即r=W时，称为标准抛掷爆破；当n1，即rW时，称为加强抛掷爆破；当0.75n1时，称为减弱抛掷爆破；当0.33n0.75时，称为松动爆破；当n4时，为延长药包 L/b 4时,为集中药包（2）大爆破常用集中系数 来区分药包的类型，式中，b 药包中心至药包最远点的距离，m；V 药包的体积，m3。当当：0.410.41时，为集中药包；0.410.41时，为延长药包。2 2、药量计算、药量计算药包药量与爆落体体积成正比：QKVQ药量；V爆落体体积；K系数，隐含了各种因素（1 1）集中药包）集中药包A、标准抛掷爆破（n=1，即r=W）QKW3 注：V=(1/3)r3W3，式中，K单位体积耗药量，m3；为标准情况下的K值；W最小抵抗线长度，m。B、其它爆破药量计算（基于标准抛掷爆破药量计算公式，引入（基于标准抛掷爆破药量计算公式，引入n n的函数的函数f(n)f(n)，计算其它爆破药量），计算其它爆破药量）其它爆破药量计算：其它爆破药量计算：Q QKWKW3 3f(n)f(n)a a、标准抛掷爆破：、标准抛掷爆破：f(n)=1f(n)=1b b、加强抛掷爆破：、加强抛掷爆破：f(n)=0.4+0.6nf(n)=0.4+0.6n3 3 c c、减弱减弱抛掷爆破：抛掷爆破：f(n)=(4+3n)/7)f(n)=(4+3n)/7)3 3d d、松动爆破：、松动爆破：f(n)=nf(n)=n3 3(2)(2)延长药包延长药包 （略）（略）第二节第二节 钻孔机具和爆破器材钻孔机具和爆破器材 一、钻孔机具一、钻孔机具浅孔：轻型手提式风钻（向下垂直孔）、支架式重型风钻（向上及倾斜孔）深孔：1）回转式钻机 X300型（钻孔深度300m）；可取岩芯（岩芯钻孔）；装不同钻头；可钻斜孔；直径90-100mm 2）冲击式钻机 只钻垂直孔；借助偏心的传动，结构完成向下冲击、向上提升；直径130500mm 3）潜孔钻 既有回转，又有冲击；孔深不超过8m；可钻斜孔；效率高；直径170mm钻钻 头头 型型 式式冲冲 击击 式式 钻钻 机机潜孔钻结构示意图潜孔钻结构示意图二、爆破器材二、爆破器材（一）炸药1、炸药的性能指标(1)(1)威力，以爆力和猛度表示。爆力又称静力威力，用定量炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积来表示。猛度又称动力威力，用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度来表示。(2)(2)最佳密度，炸药获得最佳爆破效果的密度。(3(3）氧平衡，炸药含氧量和氧化反应程度的指标。炸药的性能指标炸药的性能指标 零氧平衡：当炸药含氧量正好等于可燃物完全氧化所需的氧量，生成无毒的CO2和H2O，并释 放大量热能。正氧平衡：含氧量大于需氧量，生成有毒的NO2，释放较少的能量。负氧平衡：含氧量不足，只生成有毒的CO，释放的热量仅为正氧平衡的1/3左右。(4)(4)安定性，保持自身性质稳定不变的能力。(5)(5)敏感性，在外界条件激发下，引起爆炸的难易程度。(6)(6)殉爆距，相邻的爆炸引起药包爆炸的最大距离。2、常用的工业炸药、常用的工业炸药TNT(三硝基甲苯)(威力大，但不敏感，枪弹贯穿亦不爆炸)特点：难溶于水，爆炸气体中有coco，威力大。适用：水下爆破，不能用于地下爆破。胶质炸药(硝化甘油炸药)特点：抗水性强，炸气无有害气体、威力大，冻结温度高(13.2oc)适用：地下、水下冻结后敏感性增大，为了安全常加入二硝基乙二醇形成难冻结状态。硝铵炸药(铵梯炸药)特点：敏感性小，爆气含毒少，易受潮(运输，保存中注意防潮)适用：地下常常加入35号柴油配成铵油炸药。2%(重量比)：敏感度最高；56%：爆力最大，且是零氧平衡黑火药：硝石（6075%)、硫磺(1015%)、木炭(1520%)。适用：导火线、爆破松软岩石。乳化炸药，用于岩塞爆破。（二）起爆器材（二）起爆器材1、雷管根据点火装置的不同，分为火雷管和电雷管：火雷管：导火索正起爆药副起爆药即时电雷管：电线点火电桥正起爆药副起爆药延发电雷管：电线点火电桥缓燃剂正起爆药副起爆药安全电雷管：电线安全电路点火电桥正起爆药副起爆药各型雷管构造示意图各型雷管构造示意图2、其他起爆器材、其他起爆器材导火索导火索点燃黑火药或起爆火雷管，燃速一般为1m/s。传爆线传爆线高敏感性炸药卷成，外表涂成红色或红白间色已便与导火索区别。爆速大于 6000m/s。必须用雷管引爆。导爆管导爆管外径为3mm、内径为1.4mm的塑料管，内壁涂有薄层炸药，爆速 2000m/s，接头有专用连接元件。（三）起爆方式（三）起爆方式起爆方式有同时起爆，延期起爆1、同时起爆同时起爆所有药包爆炸产生的应力迭加，增强爆破效果；但震动半径大，可能会影响周围岩石或建筑物，常常限制一次爆破的药量。2、延期起爆延期起爆控制一次起爆的炸药量，减小震动影响；人为创造临空面。（四）起（四）起 爆方法爆方法1、火花起爆火花起爆火花点燃导火索火雷管药包设备简单，操作方便，用于小规模爆破。2、传爆线起爆传爆线起爆雷管（火或电雷管）引爆传爆线（雷管）药包3、导爆管起爆导爆管起爆雷管（火或电雷管）引爆导爆管（雷管）药包传爆线、导爆管起爆网路连接简单，操作安全，但成本比电气起爆昂贵。为了准爆常布置复式网络。4、电气起爆电气起爆通电电雷管药包适用于远距离、同时或分段起爆大规模药包群。电爆网络联接方式及设计计算电电 爆爆 网网 路路 联联 结结常用电爆网路联结有串联法、并联法和混合法。电爆网路准爆条件电爆网路准爆条件同一串联线路内雷管间的电阻差不得大于0.25W；不同种类的延发雷管不能接在同一串联线路内；并联的各支路电阻应保持平衡。电爆网路联结示意图电爆网路联结示意图第三节爆破的基本方法第三节爆破的基本方法一、一、孔眼爆破孔眼爆破二、二、洞室爆破洞室爆破三、三、改善爆破效果的方法和措施改善爆破效果的方法和措施一、孔眼爆破（炮孔布置原则炮孔布置原则，布孔的布孔的技术参数技术参数，药量计算药量计算，堵塞长度验算堵塞长度验算）根据孔径的大小和孔眼的深度可分为浅浅孔孔爆爆破破法法和深孔爆破法深孔爆破法。浅浅孔孔爆爆破破法法：孔径小于等于75mm，孔深小于等于5m。适用于小规模爆破，适应性较强，有利于控制开挖面的形状和规格，使用的钻孔机具简单易操作；但生产效率低。深深孔孔爆爆破破法法：孔径大于75mm，孔深大于5m。适用于大规模、高强度爆破，如料场和基坑的采挖。上述两种爆破方法可以起到互补的作用。（一）炮（一）炮 孔孔 布布 置置 原原 则则1.充分利用临空面；2.创造更多的临空面；3.可能的情况下，形成阶梯式开挖。阶阶 梯梯 爆爆 破破 布布 孔孔 示示 意意 图图（二）布（二）布 孔孔 的的 技技 术术 参参 数数（WWP P、H H、L L、a a、b b）1.计算抵抗线长度WP(m)浅孔 WP=KW d 深孔 式中，KW岩石性质对抵抗线的影响系数，通常 用 1530，岩性越软弱取值越大；d 炮孔直径，浅孔以m计，深孔以mm计；H 阶梯高度，m；D 岩石硬度影响系数，一般取0.460.56；h h 阶梯高度系数，见表 2-2。阶阶 梯梯 高高 度度2.阶梯高度H(m)浅孔 H=KH WP 式中，KH 为防止爆破顶面逸出的系数，通常采用1.2-2.0。深孔爆破的阶梯高度，主要根据总挖深、地层岩石情况以及挖掘机对掌子面的要求等因素综合考虑。炮炮 孔孔 深深 度度3.炮孔深度L(m)浅孔（竖直钻孔）L=KLH深孔(竖直钻孔)L=H+DH式中，KL岩性对孔深的影响系数；通常，对于坚硬岩石取KL=1.11.15,中等坚硬岩石取KL=1.0,松软硬岩石取KL=0.850.95。DH超钻深度,m,DH=(0.120.3)WP炮炮 孔孔 间间 距距4.炮孔间距a(m)浅孔a=KaWP深孔a=(0.71.4)WP式中，Ka起爆方式对孔距的影响，对火花起爆，取Ka=1.01.5；对电气起爆，取Ka=1.22.0。炮炮 孔孔 排排 距距5.炮孔排距b(m)孔眼爆破，无论浅孔、深孔，双排布孔呈等边三角形，多排呈梅花形。b=a sin60o=0.87a(三三)药药 量量 计计 算算孔眼爆破的药量计算（群孔松动爆破）Q=0.33KV=0.33KHWP a根据孔径及最小堵塞长度，进行复核，是否满足允许最大装药长度的要求，否则应调整参数。（四）堵塞长度验算（四）堵塞长度验算炮孔的最小堵塞长度Lmin(m)浅孔深孔二、二、洞洞 室室 爆爆 破破（导洞与药室导洞与药室导洞与药室导洞与药室、参数计算参数计算参数计算参数计算、洞室爆破施工要点洞室爆破施工要点洞室爆破施工要点洞室爆破施工要点）进行大规模的采料，则要开凿洞室，在洞室中装药进行爆破，该洞室即为药室，药室用平洞或竖井相连。在药室中装药后，将平洞或竖井堵塞。洞室爆破洞室布置示意图洞室爆破洞室布置示意图（一）导（一）导 洞洞 与与 药药 室室导洞与药室在同样条件下，尽量用平洞；平洞或竖井皆不宜太长；有明显可利用的自由面时，则采用平行自由面的平洞进行条形布药。集中装药的药室以立方体为好。（二）洞室参数计算（二）洞室参数计算1、洞室体积的计算：式中：V药室体积，m3；C炸药的装填系数；它与药室支护及装药方式有关；有支护，取1.51.8,无支护，取1.11.25；散装炸药取小值,袋装炸药取大值；Q装药量，t；D炸药密实度。2、药室间距与排距、药室间距与排距药室间距 a(m)a=(1.1-1.2)WP药室排距 b(m)b=(1.3-1.4)WP式中，WP相邻药室的平均最小抵抗线长度，m。WP=(0.6-0.8)H（三）洞室爆破施工要点（三）洞室爆破施工要点1.装药2.堵塞3.起爆系统三、改三、改 善善 爆爆 破破 效效 果的方法和措果的方法和措施施1.合理利用或创造自由面；2.利用毫秒微差挤压爆破；3.分段装药爆破；4.采用不耦合装药；5.保证堵塞长度和堵塞质量。土方的填筑与压实土方的填筑与压实 影响填土压实因素 填土压实质量与许多因素有关，其中主要影响因素 为：压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。填土压实的质量控制。选择好填土的材料。控制适宜的含水量。填土的压实要达到一定的密实度的要求.填土的压实度用压实系数来表示：填土的压实方法有碾压、夯实和振动压实等几种。影响填土压实因素影响填土压实因素 填土压实质量与许多因素有关，其中主要影响因素为：土的类别、压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。1 1、土的类别的影响、土的类别的影响 根据颗粒级配或塑性指数上可分为黏性土和非黏性土（砂土和碎石类土）。黏性土由于其颗粒小（0.005），孔隙比和压缩性大，颗粒间的间隙又小，透气排水困难，所以压实过程慢，较难压实。而砂上由于其颗粒粗（20005mm），孔隙比和压缩性小，颗粒间的间隙大，透气排水性好，所以较容易压实。对这两类土施加相同的压实功后，砂上所获得的干密度大于初性土所获得的干密度。2 2含水量的影响：含水量的影响：填土中的含水量是影响压实效果的重要因素。土粒间含有适量的自由水，可在压实过程中起润滑作用，减小土粒间相对移动的阻力，因而易于压实；若土粒间含水量很小，在压实过程中不足以产生润滑作用，需要较大的压实功才能克服土粒间的阻力，所以难压实；如果土粒间含水量过大，土体处于饱和状态，而水又是不可压缩的，施加的压实功的一部分为水所承受，则土体不可能压实。当压实功一定时，变化含水量至某一值，可使填土压实后获得某一最大于密度，该含水量称为最佳含水量。3 3压实功的影响压实功的影响：在同类土中施加不同的压实功，可得到若干条相应的含水量与干密度的关系曲线。可以看出：（1）当填土中的含水量较小时，若要求压实效果相同，含水量不同，需要施加的压实功不同，即当要求压实效果相同时，干土要比湿土多消耗压实功；（2）当填土中的含水量增大至某一限度时，压实功的增加也不能改善压实效果；（3）当填上的含水量在某一适当值时，开始压实，土的干密度会急剧增加；待到接近土的最大干密度时，压实功虽增加许多，而土的干密度则没有多大变化。由由此可以看出，盲目增大压实功不仅不能增加压此可以看出，盲目增大压实功不仅不能增加压实效果，反而降低了压实功效。此外，大面积松土不实效果，反而降低了压实功效。此外，大面积松土不宜用重型碾压机械直接滚压，否则土层有强烈起伏现宜用重型碾压机械直接滚压，否则土层有强烈起伏现象，压不实。如果先用轻型碾压实，再用重型碾压实，象，压不实。如果先用轻型碾压实，再用重型碾压实，就会取得较好效果。就会取得较好效果。4 4铺土厚度的影响铺土厚度的影响：土层在压实功的作用下，其压应力随深度增加而逐渐减小，因而土层经压实后，表层的密实度增加最大，超过一定深度后，则增加较小或没有增加。其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械的影响深度，铺得过厚，需要的压实功则大，铺得过薄，则需增加总压实遍数。最优铺土厚度既能使土层压实又能使压实功耗费最少的铺土厚度。粘性土料的压实控制指标采用：设计干表观密度、施工含水量或压实度；施工时主要控制填筑含水率，选在最优含水量 附近。粘性土料试验压实含水量可取以下三种进行试验。为土料的塑限。土石料的压实标准 非粘性土料（反滤料、过渡料、砂砾料）的控制指标采用干密度或相对密度 Dr；要求砂砾石Dr不低于0.75，砂的Dr不低于0.70。若为地震区，要求浸润线以上不小于0.7，浸润线以下选用0.750.85。在现场用相对密度来控制施工质量不大方便，通常将其换算为干容重来控制。石渣或堆石体用孔隙率作为压实指标。土石料的压实标准（续）分别为土料极松散和极密实时的干容重。分别为土料极松散和极密实时的干容重。压实参数的确定 压实参数：机械参数：压实设备型号（碾重等）施工参数：铺土厚度、碾压遍数、行车速度、土料含水率、加水量等，振动碾还应包括振动频率。施工压实参数的确定：初选几种施工机械和几组压实参数进行碾压试验；对试验成果进行整理，得出经济压实参数：结合施工情况，适当修改经济压实参数作为施工的压实参数。碾压试验设备及碾压参数组合试验取用压实遍数和铺土厚度的参考取值 压实机械名称铺松土厚度（cm）碾压遍数n粘性土非粘性土80型履带拖拉机10131661012481010t平碾16202448104685t双联羊脚碾19232710141830t双联羊脚碾505865681013.5 t震动平碾 7510015046825 t气胎碾283440681046850 t气胎碾40506046826823t夯板80100150246234根据设计干容重，从曲线上分别查出不同铺土厚度所对应的压根据设计干容重，从曲线上分别查出不同铺土厚度所对应的压实遍数和对应的最优含水量。实遍数和对应的最优含水量。分别计算单位压实遍数的压实厚度。分别计算单位压实遍数的压实厚度。取单位压实遍数的压实厚度最大者为经济压实参数。取单位压实遍数的压实厚度最大者为经济压实参数。粘性土试验成果整理 非粘性土试验成果整理得到不同铺土厚度对应的压实遍数。得到不同铺土厚度对应的压实遍数。以在满足设计干容重的条件下，单位压实遍数的以在满足设计干容重的条件下，单位压实遍数的压实厚度最大者为经济压实参数压实厚度最大者为经济压实参数.二、填土压实的质量控制1选择好填土的土料选择好填土的土料2控制适宜的含水量3确定适宜的铺土厚度与压实遍数4填土压实的质量要求和检验填土压实的质量要求和检验三、填土的压实方法三、填土的压实方法（一）碾压（一）碾压 碾压的机械有平碾和羊碾压的机械有平碾和羊足碾，它们都是利用滚轮的足碾，它们都是利用滚轮的压力压实土壤的压力压实土壤的 羊脚碾适用于适用于粘土和粘性土粘土和粘性土的压实。的压实。羊脚对土料的作用气 胎 碾适用于适用于适用于适用于粘性土、非粘性土粘性土、非粘性土粘性土、非粘性土粘性土、非粘性土（砂、砂砾料、砾质土）（砂、砂砾料、砾质土）（砂、砂砾料、砾质土）（砂、砂砾料、砾质土）、含水量范围偏于上限的土料。、含水量范围偏于上限的土料。、含水量范围偏于上限的土料。、含水量范围偏于上限的土料。气胎碾压实应力（二）夯击（二）夯击 夯击是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积的回填土。夯实机具的类型较多，有蛙式夯、重锤夯以及木夯、石夯等。（三）振动（三）振动 振动密实土层的方法是利用振动机械作用的振动力，使土粒随振动的过程破坏其间的摩擦力和级聚力，从而使土粒相对移动以趋向紧密稳定状态。这种方法只适用于密实砂土和碎石类土。振动使土体获得密实的效果取决于振源的频率。振 动 碾对有防震要求的土工建筑物（非粘性土）对有防震要求的土工建筑物（非粘性土）必须使用振动碾。必须使用振动碾。凸块振动碾：用凸块振动碾：用凸块振动碾：用凸块振动碾：用于粘粒于粘粒于粘粒于粘粒含量、含水量不高的含量、含水量不高的含量、含水量不高的含量、含水量不高的粘粘粘粘性土料性土料性土料性土料的压实，常用来的压实，常用来的压实，常用来的压实，常用来碾压防渗体。碾压防渗体。碾压防渗体。碾压防渗体。振动平碾：压实振动平碾：压实振动平碾：压实振动平碾：压实非粘性土非粘性土非粘性土非粘性土，可用，可用，可用，可用于压实反滤层及于压实反滤层及于压实反滤层及于压实反滤层及堆石、砂卵石、堆石、砂卵石、堆石、砂卵石、堆石、砂卵石、砂砾石、砾质土砂砾石、砾质土砂砾石、砾质土砂砾石、砾质土坝壳坝壳坝壳坝壳。压实机械的选择压实机械的选择 1)可能取得的设备类型；2)能够满足设计压实标准；3)与压实土料的物理力学性质相适应；4)满足施工强度要求；5)设备类型、规格与工作面大小、压实部位相适应；6)施工队伍现有的装备和施工经验。各种压实机械的适用情况各种压实机械的适用情况 计算实例：根据坝体施工进度要求，四、五月份砂砾上坝方量为40万方（压实方）。该两个月有效工日为52天，现在决定采用斗容为2方的正向铲开采，其实际生产率经计算为98.0m3/小时（自然方），可供选择的上坝运输设备有10t、18t两种自卸卡车，请：（1）确定正向铲数量；（2）选择合适的汽车型号并计算其数量。有关数据：1 挖、运、填过程中土方损失系数均为0.97；2 一天工作两班制，以16小时计；3 砂石料松容重为1.8t/m3；4 挖土机循环作业时间为50秒；5 汽车开行速度为20公里/小时，t卸=1分钟；6 料场与坝面平均距离为2.5公里；7 砂砾料体积换算系数为：原状:松散:压实1:1.12:0.95
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