核电工程基础爆破岩体动力灾害特征及防护

It is the domestic energy policy for the construction of nuclear power plant in China. In the recent construction stage, rock mass is employed as the foundation for the principle structure of the nuclear power plant in China. For this case, drill and blast is the main method for the foundation excavation. During the blasting excavation, the problems are to evaluate and control the blasting induced damage for rock mass, and to analyze and predict the blasting induced vibration. In this project, in support of the bedrock blasting excavation for the several Nuclear Power Plant projects in China, and based on the site monitoring, laboratory experiment, theoretical analysis and numerical simulation, the dynamic damage model and the threshold damage properties of rock under blasting excavation are presented. Basically, the characteristics of damage for rock mass under blasting excavation is explored. The controlling method and criterion for blasting induced rock damage is then suggested. As well, changes of blasting induced vibration with blasting mode, topography，rock joint will be studied, and analysis and prediction formula for the blasting wave attenuation, is then presented. The study in the present proposal can be a good support for the nuclear power plant construction and a good reference for the other engineering construction in China.

积极推进核电建设，是我国能源建设的一项重要政策。目前，我国核电站均选择相对完整岩体作为核岛等主体建筑物基础，基础开挖采用爆破方式进行。在爆破开挖工程中，如何评价和控制岩体爆破动力损伤灾害、如何准确分析爆破振动传播规律是核电工程建设面临的工程难题。为此，本项目拟以广东陆丰、山东石岛湾等核电工程为依托和示范，综合采用室内实验、现场实验、理论分析和数值模拟等多种方法，提出岩体爆破动力损伤模型及动力损伤判据，揭示岩体爆破动力损伤特征及演化规律，提出爆破荷载作用下不同爆破方式和岩性特征条件下基于振动速度控制岩体损伤深度的控制方法和标准；研究爆破方式、地形地貌条件以及节理对爆破振动波传播的影响机制和规律，建立综合反映爆破方式、地形地貌条件以及节理特征的岩体爆破振动分析与预测模型，为我国核电工程和其他相关工程建设提供技术支持和依托。

项目围绕核电工程基础爆破动力损伤灾害评价和控制难题，以广东陆丰、山东石岛湾等核电工程为依托，综合采用室内实验、现场实验、理论分析和数值模拟等多种方法，系统开展了动荷载作用下岩石力学特性实验，研究了岩石动态损伤模型及动力损伤判据、岩体爆破动态损伤特征及演化规律和岩体爆破动态损伤控制方法和标准，并研究了节理、地形地貌条件以及爆破方式对岩体爆破振动传播的影响规律。所取得的主要成果为提出了动态破碎及损伤数值模拟方法，揭示了岩石率效应机制及损伤演化特征，提出了岩体爆破动态损伤控制标准；提出了反应凸、凹形地貌和空腔效应特征的爆破振动衰减公式，揭示了节理表面形貌、节理倾角、节理间距、岩体质量特性以及爆破方式对爆破爆破振动传播的影响规律，提出了基于岩体质量分级(BQ分级)的节理岩体爆破振动预测公式，相比规范根据不同岩性建议的爆破振动衰减系数，在没有现场爆破实验数据情况下能更准确地反映衰减规律。研究成果量化分析和描述了岩石动态力学特性的率效应机制和规律，更准确地分析了不同地形和岩性条件下岩体的爆破振动规律，更有效地实现了不同类型爆破岩体的损伤控制。研究成果解决了当前核电工程基础爆破动力损伤评价和振动控制的关键科学难题，在广东陆丰、辽宁红沿河等我国近期建设的所有核电工程中得到成功应用，具有重要的科学意义和工程应用价值。