Page 144 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 贾永胜，等： 水下钻孔爆破孔底复合垫层装药结构的损伤控制模型 第 11 期

整体采用该装药结构进行爆破的效果，爆破后基岩保持完整，整体轮廓形态规整，能够满足钢沉井的嵌
入要求，从而有效保障后续装配工作的安全性与稳定性。

Trial section

(a) Post-blasting debris removal process (b) Planar (2D) scan image

(c) Three-dimensional (3D) scan image
图 14 钻孔爆破后的爆破效果
Fig. 14 Blasting effect after drilling and blasting

4 结 论

为有效控制跨海桥梁、隧道等重大水下工程中爆破开挖对基岩的损伤，系统研究了水下钻孔爆破孔
底复合垫层装药结构的损伤控制机理与效果。通过理论分析、模型试验、压电信号定量检测，揭示了不
同波阻抗铁砂混凝土垫层对爆破能量传递的削弱机制和岩体损伤演化规律，并将其成功应用于西堠门
公铁两用大桥沉井基础爆破工程，为水下精细爆破与基岩保护提供了理论依据与工程实践参考。得到
的主要结论如下。
(1) 孔底复合垫层结构能够有效地抑制宏观裂纹的扩展。无孔底复合垫层时，岩样顶部爆生裂纹宽
度最大，侧面纵向裂纹深度最深，且几乎贯穿整个岩样；随着垫层中铁砂混凝土波阻抗的提高，岩样顶部
爆生裂纹数量逐渐减少，侧面纵向裂纹深度显著降低，且在基岩面附近形成明显的切割面。
(2) 孔底复合垫层结构可显著减轻岩样的轴向损伤，且损伤程度随铁砂混凝土波阻抗的增大而进一
步降低。无垫层时，爆后岩样轴线部分损伤因子为 92.2%～99.2%，岩样整体处于高度损伤状态；随着波
阻抗的增加，炮孔区（0～12 cm）轴向损伤因子最大降幅约为 10.70%；基岩底部测点损伤因子降幅高达

90% 以上。
(3) 孔底复合垫层能有效降低岩体的分形损伤。与无垫层工况相比，分形损伤降幅达 11.34%～15.34%；
随着铁砂混凝土波阻抗的提高，由于顶部自由面附近损伤主要受应力波反射拉伸与爆生气体的共同作
用，垫层对顶面分形损伤的抑制效果相对有限，其变化幅度约为 2%。
(4) 现场水下爆破试验表明，采用高波阻抗（F3）孔底复合垫层后，爆后基槽轮廓形态规整，超欠挖现
象显著减少，基底平整度满足钢沉井嵌入式安装的要求，验证了该技术在真实工程中的有效性与可行性。
本研究仍存在部分局限性，垫层参数（波阻抗、尺寸）的选择需结合孔径、水深及岩石特性进行后续

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