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针对广西文圩隧道，采用数值模拟手段对切缝管、 D形聚
能管单孔爆破从裂纹扩展效果方面进行对比研究，继而将效
果好的聚能管应用于隧道开挖中从而展开试验研究，同时通
过改变前期爆破方案的爆破参数，达到减少隧道爆破开挖的
超欠挖量、减少钻孔数量、降低装药量、加快施工进度以及
降低工程成本的目的。
1 工程概况
1.1 ]Q ?
文圩隧道位于蒙山县境内，进洞口位于文圩镇山口村境
内，隧道正洞左线里程 ZK61+625~ZK66+295，长 4 670 m；隧
道正洞右线里程 YK61+638~YK66+315 ，长4 677 m。隧道最
大埋深约为 368 m，由于前期爆破方案导致光面爆破效果较差，
造成工期滞后及施工成本增加，为提高隧道施工进度，节约
施工成本，遂对原爆破方案进行参数优化并引入聚能技术。
1.2 Pu E?#???}9
?
前期隧道常规爆破方案中钻孔数量共为 191，所用炸药是
岩石 2号乳化炸药，药卷直径 32 mm，长200 mm，其中掏槽眼
为 40个，装药采用从炮孔底部连续装药，药卷数量为 10节；
辅助眼为 76个，装药亦采用从炮孔底部连续装药，药卷数量
为 7；底板眼为 15个，装药同样采用从炮孔底部连续装药，药
卷数量为 9节 ；周边眼共 60个，孔间距为 50 cm，装药采用空
气间隔装药，药卷数量为 5节。
前期爆破方案中钻孔数量非常多，这不仅增加了施工时
间，提高了施工成本，并且现场通过激光多功能断面仪对常
规爆破后形成的断面进行检测后发现，其超挖现象相对比较 严重，因此有必要对前期爆破方案进行改进。
2
数值模拟
2.1 ? x
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在 ANSYS/LS-DYNA 中，一般采用Mat_Plastic_Kinematic
来描述岩石材料，这是一种考虑了材料失效的随动硬化、各向
同性以及应变率的模型，其力学参数见表 1；炸药的爆轰一般
采用高性能炸药材料 Mat_High_Explosive_Burn 来模拟，爆炸
时炸药材料的压力特征采用状态方程 Eos_JWL 来描述，炸药
的具体参数见表 2；空气材料一般采用 Mat_Null 来描述，这
是一种可以描述流体和气体的材料模型，并且计算过程中可
以允许状态方程忽略偏应力的影响，表 3为空气主要参数，表
4 为 PVC 聚能管材料参数。
表1 岩石材料参数
R0/
（ g
/cm3） G/GPa
ABCNF C/GPa T/GPa EPS 0 EFMIN
2.95 8.350.791.600.007 0.610.212 0.0231×10 -6 0.01
SF
MAX PC/GPa U C PL/GPa U L D1 D2 K1/GPaK 2/GPa K 3/GPa
7 0.016 0.001 0.80.10.04 185 -171 208
表2 炸药材料参数表
密度/
（kg/m 3） 爆速
/
（m/s） P CJ/
GPa A
/GPa B
/GPa R 1 R2 ω
E 0/GPa V
1 300 4 000 5.2214.4 0.182 4.20.90.15 4.192 1
表3 空气材料参数
密度/（ g
/cm 3） C 0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 E
0.001293 00 0 00.4 0.4 00.0
［摘 要］ t? r
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［关键词］1 ?
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［中图分类号］TU 74 ；U 455.6 b b b b b ［文献标志码］A b b b b b ［文章编号］1001–523X（2020）05–0104–03
Research on Application of D -
type Energy Concentrating
Tube in Tunnel Blasting
Cai Yang，Xiao Hai-sheng，Sun Ya-jun，Luo Peng-fei ，Niu Jian-hua
［Abstract
］In order to reduce the amount of over-excavation and the number of boreholes during tunnel blasting， thereby
shortening the operating time and saving engineering investment， taking the Wenyu Tunnel in Guangxi as an example，numerical
simulation and field tests were used to blast the D-type energy-saving tube. The effect of D-type energy-gathering tube in the energy-
gathering direction is better than that of the slit pipe.Numerical field simulation results show that the field-energy-gathering blast test
shows that the D-type energy-gathering tube is added to the surrounding eyes and the blasting parameters are optimized， most of the
over-excavation volume is controlled within 0.541 metres， which is 26.6% less than the original blasting scheme，and the number of
boreholes is reduced by 24.1% compared to the previous. ［Keywords
］over digging ；simulation ；concentrated blasting
D
形聚能管在隧道爆破中的
应用研究
蔡 杨，肖海生，孙亚君，骆鹏飞，牛建华
（中交隧道工程局有限公司，北京 100088）
收稿日期 ： 2019–12–06
作者简介 ： 蔡杨（1975—），男，陕西商洛人，
D形聚能管在隧道爆破中的应用研究（论文）.pdf
