本发明涉及静力破碎技术领域，特别是涉及一种山体深基坑超大体积石方静力破碎方法。
背景技术：
随着建筑行业的发展以及时代的需要，人们对山体上的建筑质量要求日益提高。而在山体建筑的地基施工中，在岩石地段若仍进行常规的爆破施工，会产生巨大的冲击波，对原本整合一体、处于受力平衡的山体会造成很大的安全隐患，爆破产生的飞石与粉尘会严重影响施工现场，干扰其他施工项目，其对临建建筑的危害仍然存在；同时会引起山体结构变化，有可能发生山体滑坡、山体塌陷等严重灾害。
因此，如何克服上述缺陷成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。
技术实现要素：
为解决以上技术问题，本发明提供一种山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，以克服传统爆破对于山体带来的环境污染问题与结构破坏问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，包括以下步骤：实地考察，确定待破碎山体结构情况，根据所述待破碎山体的结构情况以及静力破碎剂能够产生的应力情况通过有限元分析软件，建立所述待破碎山体爆破模型，模拟不同的装药孔排布方式、孔径、孔深与孔间距，确定合适的爆破点位与所述装药孔孔径、孔深；按照确定好的所述爆破点位以及所述装药孔的孔径和孔深在所述待破碎山体钻取若干个所述装药孔，并在各所述装药孔内均填装所述静力破碎剂，通过所述静力破碎剂静力破碎待破碎山体。
优选地，所述待破碎山体上部为卵石层、且其间夹砾砂夹层或透镜体，所述待破碎山体下部为花岗岩层，所述花岗岩层上部风化，根据以上地层情况，确定将耕土层全部移除，破除所述卵石层部分，对所述花岗岩层上部进行静力爆破，将未风化的所述花岗岩层作为建筑物基础受力层，根据所述花岗岩层上部结构情况及所述静力破碎剂能够产生的应力情况通过有限元分析软件，建立所述爆破模型，通过所述有限元分析软件对棋盘式孔位排布方式、交错式孔位排布方式、0.4m孔距、0.6m孔距、0.8m孔距、1m孔距进行模拟实验，确定所述爆破点位与所述装药孔孔径、孔深。
优选地，所述静力破碎剂包括固态氧化钙和水，所述水用于与所述固态氧化钙混合、以使所述固态氧化钙呈流体状态，且所述水与所述固态氧化钙发生化学反应、以破碎所述待破碎山体。
优选地，所述待破碎山体开裂后，向各所述装药孔内继续加入所述水，以支持所述固态氧化钙持续反应。
优选地，若干个所述装药孔钻取完成后，向所述固态氧化钙中加入22～32％重量比的所述水，拌成所述流体状态后，迅速倒入所述装药孔内并确保所述静力破碎剂在所述装药孔内处于密实状态。
优选地，轴线水平和轴线处于向上方向的所述装药孔，采用小于所述装药孔的直径的高强长纤维纸袋装入所述固态氧化钙形成药卷，之后将所述药卷放在盆中，倒入洁净水完全浸泡，30～50秒所述药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出所述药卷，从所述装药孔的孔底开始逐条装入所述药卷并捅紧，密实地装填到所述装药孔的孔口。
优选地，将所述固态氧化钙和所述水拌和后用灰浆泵压入所述装药孔内，所述装药孔的孔口预留一段距离留用黄泥或麻袋封堵保证所述静力破碎剂不流出。
优选地，各所述装药孔的轴线方向均与所述待破碎地段的自由面垂直。
优选地，所述静力破碎剂破碎完成后产生的大于标准尺寸的石块，通过炮锤式挖掘机进行二次破碎。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，包括以下步骤：实地考察，确定待破碎山体结构情况，根据待破碎山体的结构情况以及静力破碎剂能够产生的应力情况通过有限元分析软件，建立待破碎山体爆破模型，模拟不同的装药孔排布方式、孔径、孔深与孔间距，确定合适的爆破点位与装药孔孔径、孔深；按照确定好的爆破点位以及装药孔的孔径和孔深在待破碎山体钻取若干个装药孔，并在各装药孔内均填装静力破碎剂，通过静力破碎剂静力破碎待破碎山体。通过采用静力破碎取代传统爆破施工，有效避免了传统爆破对于山体带来的环境污染问题与结构破坏问题，且通过结合有限元分析软件对不同的装药孔排布方式、孔径、孔深与孔间距进行模拟，本发明提供的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法能够确定最经济、最大化利用静力破碎剂的爆破点位与装药孔径孔深。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的装药孔的设置方式示意图；
图2为本发明实施例中提供的装药孔的钻取方向示意图。
附图标记说明：1、待破碎山体；2、装药孔；3、自由面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能够克服传统爆破对于山体带来的环境污染问题与结构破坏问题的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1-图2所示，本实施例提供一种山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，包括以下步骤：实地考察，确定待破碎山体1结构情况，根据待破碎山体1的结构情况以及静力破碎剂能够产生的应力情况通过有限元分析软件，建立待破碎山体1爆破模型，模拟不同的装药孔2排布方式、孔径、孔深与孔间距，确定合适的爆破点位与装药孔2孔径、孔深；按照确定好的爆破点位以及装药孔2的孔径和孔深在待破碎山体1钻取若干个装药孔2，并在各装药孔2内均填装静力破碎剂，通过静力破碎剂静力破碎待破碎山体1。通过采用静力破碎取代传统爆破施工，有效避免了传统爆破对于山体带来的环境污染问题与结构破坏问题，且通过结合有限元分析软件对不同的装药孔2排布方式、孔径、孔深与孔间距进行模拟，本发明提供的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法能够确定最经济、最大化利用静力破碎剂的爆破点位与装药孔2径孔深。
于本实施例中，待破碎山体1上部为卵石层、且其间夹砾砂夹层或透镜体，待破碎山体1下部为花岗岩层，花岗岩层上部风化，根据以上地层情况，确定将耕土层全部移除，破除卵石层部分，对花岗岩层上部进行静力爆破，将未风化的花岗岩层作为建筑物基础受力层，根据花岗岩层上部结构情况及静力破碎剂能够产生的应力情况通过有限元分析软件，建立爆破模型，通过有限元分析软件对棋盘式孔位排布方式、交错式孔位排布方式、0.4m孔距、0.6m孔距、0.8m孔距、1m孔距进行模拟实验，确定最经济，最大化利用静力破碎剂的爆破点位与装药孔2孔径、孔深。图1中多个装药孔2具体采用交错式孔位排布方式。
于本实施例中，静力破碎剂包括固态氧化钙和水，水用于与固态氧化钙混合、以使固态氧化钙呈流体状态，且水与固态氧化钙发生化学反应、以破碎待破碎山体1。每次装填静力破碎剂，都要观察确定待破碎山体1的岩石、固态氧化钙以及水的温度是否符合要求。灌装过程中，已经开始发生化学反应的静力破碎剂(表现开始冒气和温度快速上升)不允许装入装药孔2内。
静力破碎剂发生如下化学反应：
cao h2o→ca(oh)2 6.5mol×104j/mol
式中：ca0—氧化钙；
h2o—水；
ca(oh)2—氢氧化钙；
j—焦(能量单位)
氧化钙变为氢氧化钙，其晶体由立方晶体转变为复三方偏三角面体，这种晶体转化会引起晶体体积的膨胀。根据测定，在自由膨胀前提下，反应后体积可增长3-4倍，其表面积也增大了近100倍，同时每mol氧化钙反应会释放出104j的热量。而静力破碎剂注入装药孔2后，这种膨胀受到孔壁的约束，其产生的压力会增强，通过这种膨胀破裂岩石。
固态氧化钙入场前，应保证其处于密封干燥常温的环境下保存，避免与水、空气长时间的接触；入场时应有专人看管，备药时应由熟练的操作人员进行水温调整与固态氧化钙搅拌。
于本实施例中，待破碎山体1开裂后，向各装药孔2内继续加入水，以支持固态氧化钙持续反应。
于本实施例中，若干个装药孔2钻取完成后，向固态氧化钙中加入22～32％重量比的水，拌成流体状态后，迅速倒入装药孔2内并确保静力破碎剂在装药孔2内处于密实状态。粗颗粒药剂(应用于钻取的装药孔2的孔径70-100mm的静力破碎剂)水灰比调节到0.22～0.25时静力破碎剂的流动性较好，细粉末药剂(指应用于钻取的装药孔2的孔径为20-40mm的静力破碎剂)水灰比在0.28～0.32左右时流动性较好。
于本实施例中，轴线水平和轴线处于向上方向的装药孔2，可采用小于装药孔2的直径的高强长纤维纸袋装入固态氧化钙形成药卷，之后将药卷放在盆中，倒入洁净水完全浸泡，30～50秒药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷，从装药孔2的孔底开始逐条装入药卷并捅紧，密实地装填到装药孔2的孔口。需要说明的是高强长纤维纸袋的直径略小于装药孔2的直径即可。
于本实施例中，将固态氧化钙和水拌和后用灰浆泵压入装药孔2内，装药孔2的孔口预留一段距离留用黄泥或麻袋封堵保证静力破碎剂不流出。
于本实施例中，为了保证反应后装药孔2之间可以形成贯通的径向裂缝，如图2所示，各装药孔2的轴线方向均与待破碎山体1的自由面3垂直。
需要说明的是，边坡部分的装药孔2根据边坡坡度，采用倾斜钻孔。为加快进度并达到最佳破裂效果，现场先行将装药孔2内余水和余渣用高压风吹洗干净，保证孔口旁干净无土石渣，为其它岩石爆裂创造先决条件。
于本实施例中，静力破碎剂破碎完成后产生的大于标准尺寸的石块，通过炮锤式挖掘机进行二次破碎。
本实施例提供的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法具有以下优点：
1.操作简单，易于施工：静力爆破施工操作容易，步骤简单。只需要进行钻装药孔2，搅拌静力破碎剂，装药，破碎与开挖五个步骤，对工人要求相对较低，只要根据相关计算钻好装药孔2，再将静力破碎剂均匀充填到钻好的装药孔2即可，避免了控制爆破中大眼钻孔多，操作复杂，防护措施布置工作繁琐的问题。
2.静力破碎施工简单，无需额外程序：用水搅拌后灌入装药孔2内即可，按破碎要求，设计适当的孔径，孔距，角度，能够达到“外科手术式”的分裂，切割岩石和混凝土。无需办理常规炸药爆破所需要的各种许可证，操作不需要爆破等特殊工种，大大减少了额外的准备工作。
3.效果良好，环保无害：静力破碎剂作为一种环保材料，使用时无声，无振动，无飞石，无毒害，无粉尘，改变了应用传统工艺时较差的工地施工环境，使其更符合绿色文明施工的要求。岩体在发生破碎时，不会产生爆破危害，不会对周围建筑物、人员设备造成任何损失，因而不存在安全的隐患，不需要采取减震防飞石等措施，节约了施工成本，也不影响其他工程施工进度。
4.工作量小，缩短工期：静力破碎对工人所需的防护要求较少，不需要做太多的准备措施，爆破后也只需要进行较简单的风镐破碎，即可开挖，施工人员所需准备的施工器材也仅需防护眼镜，手套，防尘口罩，工程量减少，可以使得工期得到很大缩减。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
1.一种山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，包括以下步骤：
实地考察，确定待破碎山体结构情况，根据所述待破碎山体的结构情况以及静力破碎剂能够产生的应力情况通过有限元分析软件，建立所述待破碎山体爆破模型，模拟不同的装药孔排布方式、孔径、孔深与孔间距，确定合适的爆破点位与所述装药孔孔径、孔深；
按照确定好的所述爆破点位以及所述装药孔的孔径和孔深在所述待破碎山体钻取若干个所述装药孔，并在各所述装药孔内均填装所述静力破碎剂，通过所述静力破碎剂静力破碎待破碎山体。
2.根据权利要求1所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，所述待破碎山体上部为卵石层、且其间夹砾砂夹层或透镜体，所述待破碎山体下部为花岗岩层，所述花岗岩层上部风化，根据以上地层情况，确定将耕土层全部移除，破除所述卵石层部分，对所述花岗岩层上部进行静力爆破，将未风化的所述花岗岩层作为建筑物基础受力层，根据所述花岗岩层上部结构情况及所述静力破碎剂能够产生的应力情况通过有限元分析软件，建立所述爆破模型，通过所述有限元分析软件对棋盘式孔位排布方式、交错式孔位排布方式、0.4m孔距、0.6m孔距、0.8m孔距、1m孔距进行模拟实验，确定所述爆破点位与所述装药孔孔径、孔深。
3.根据权利要求1所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，所述静力破碎剂包括固态氧化钙和水，所述水用于与所述固态氧化钙混合、以使所述固态氧化钙呈流体状态，且所述水与所述固态氧化钙发生化学反应、以破碎所述待破碎山体。
4.根据权利要求3所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，所述待破碎山体开裂后，向各所述装药孔内继续加入所述水，以支持所述固态氧化钙持续反应。
5.根据权利要求3所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，若干个所述装药孔钻取完成后，向所述固态氧化钙中加入22～32％重量比的所述水，拌成所述流体状态后，迅速倒入所述装药孔内并确保所述静力破碎剂在所述装药孔内处于密实状态。
6.根据权利要求3所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，轴线水平和轴线处于向上方向的所述装药孔，采用小于所述装药孔的直径的高强长纤维纸袋装入所述固态氧化钙形成药卷，之后将所述药卷放在盆中，倒入洁净水完全浸泡，30～50秒所述药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出所述药卷，从所述装药孔的孔底开始逐条装入所述药卷并捅紧，密实地装填到所述装药孔的孔口。
7.根据权利要求3所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，将所述固态氧化钙和所述水拌和后用灰浆泵压入所述装药孔内，所述装药孔的孔口预留一段距离留用黄泥或麻袋封堵保证所述静力破碎剂不流出。
8.根据权利要求1所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，各所述装药孔的轴线方向均与所述待破碎地段的自由面垂直。
9.根据权利要求1所述的山体深基坑超大体积石方静力破碎方法，其特征在于，所述静力破碎剂破碎完成后产生的大于标准尺寸的石块，通过炮锤式挖掘机进行二次破碎。
技术总结