基于低碳减排的隧道水封爆破优化效果研究

摘要：

为积极落实"碳达峰碳中和"战略,在隧道建设中,优化炮孔装药结构是钻爆法隧道实现绿色降碳的有效途径.通过现场试验和数值模拟对比研究水封爆破相对于常规爆破的降碳效果,并在工程实践中量化分析二者在碳排放评价上的优劣.首先,分析隧道爆破施工全过程的3个主要碳排放源,包括乳化炸药用量、风钻钻孔与炸药运输消耗的油品和通风降尘消耗的电力,并建立基于生产过程的隧道爆破碳排放计算模型.其次,通过有限元软件LS-DYNA分别建立空气、水与炸药轴向耦合爆破的数值分析模型,进一步探讨水封爆破破岩机理,由于水介质良好的低压缩性和更优的传能效率,水与炸药耦合装药结构加强了应力波正相作用时程和应力波峰值.因此,应力波叠加效应对岩体造成的损伤区域更大,岩体深部裂缝更加均匀.最后,依托贵州省董当特长隧道III级围岩试验段,根据隧道爆破碳排放计算模型核算了水封爆破和常规爆破的碳排放量.研究结果表明,炮孔内水垫层雾化降低了烟尘浓度从而通风时间仅需15 min左右,施工通风消耗的电力能源是爆破开挖碳排放的主要贡献源,而水封爆破节省的炸药用量次之.本案例中,水封爆破每循环进尺减少碳排放量约63.065 kgCO2 eq.本文研究成果可为相应隧道工程的绿色低碳减排优化提供参考.

关键词：隧道工程、水封爆破、低碳减排、碳排放系数法

所属期刊栏目：20

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金;湖南省研究生科研创新项目

在线出版日期：2023-04-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：996-1007