本发明涉及海洋地下施工，具体涉及一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法。
背景技术：
1、在海洋地下工程开挖过程中，通常使用台阶爆破方法。尽管台阶爆破可以提高开挖的经济高效性，但在炮孔之间形成贯通裂缝的同时，必然会对开挖近区岩体产生强烈冲击扰动作用，并引起中远区岩体产生累积损伤效应。在岩体爆破开挖工程中始终存在着这两个矛盾又统一的方面，也是爆破工程人员在工作中长期需要面临的问题。
2、为实现岩体爆破开挖后炮孔之间形成平整贯通裂缝的同时，控制保留岩体的损伤程度，使用基于时序控制爆破的方法以此来增大相邻炮孔间距，减少钻孔数量，减少炮孔周围岩石的破碎程度，抑制围岩中产生连通地下空间与外部海洋的渗流通道，降低海洋地下工程突涌水的风险，并节约人工、机器损耗成本，提高工程项目经济效益，因此，研究时序控制爆破具有实际工程意义。
技术实现思路
1、本发明提出了一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，以解决现有的台阶爆破方法，在炮孔之间形成贯通裂缝的同时，会对开挖近区岩体产生强烈冲击扰动，从而爆破参数难以进行确认的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：将先爆孔和后爆孔按照以下的方式进行布置：
4、1）将所述先爆孔和后爆孔进行交替排列布置；
5、2）按照先爆孔-后爆孔-先爆孔的顺序依次排列，并重复布置；
6、步骤s2：选择布置方式，基于待爆破工作面的岩质性能，设定爆破参数；所述爆破参数包括炮孔线装药密度、装药结构中的不耦合系数、起爆时差和爆孔间的距离；
7、步骤s3：采集爆破后的半孔率和大块率对所述炮孔线装药密度和爆孔间的距离进行优化。
8、优选地，步骤s2中当选择第一种布置方式时，先爆孔和后爆孔之间的间距通过以下公式进行计算：
9、；
10、式中，为岩石的临界抗压强度，表示后爆孔b孔壁上与先爆孔a距离最近点c处的最大切向应力；表示侧应力系数；p0表示先爆孔爆破后作用于孔壁的初始压力；ra表示先爆孔a的半径；rb表示后爆孔b的半径；表示岩体泊松比；l表示先爆孔和后爆孔之间的间距。
11、优选地，步骤s2中当选择第二种布置方式时，先爆孔和后爆孔之间的间距通过以下公式进行计算：
12、；
13、式中，为岩石的临界抗压强度，表示后爆孔b孔壁上与先爆孔a距离最近点c处的最大切向应力；表示侧应力系数；p0表示先爆孔爆破后作用于孔壁的初始压力；ra表示先爆孔a的半径；rb表示后爆孔b的半径；表示岩体泊松比；l表示先爆孔和后爆孔之间的间距；
14、相邻后爆孔之间的间距通过以下公式计算：
15、；
16、式中，为岩石断裂韧度与岩石性质相关的固定值；表示当裂纹尖端强度因子；表示时序控制爆破中炮孔中静态压力；rb表示后爆孔b的半径；表示装药密度；d表示炸药爆速；k1为不耦合系数；k2表示装药系数；表示后爆孔之间的间距。
17、优选地，在步骤s1中对所述先爆孔进行v型切槽操作或聚能装药处理；或者，在步骤s1中对所述先爆孔和后爆孔进行v型切槽操作或聚能装药处理。
18、优选地，在进行v型切槽操作或聚能装药处理后，相邻两个后爆孔之间的间距通过以下公式进行计算：
19、；
20、；
21、；
22、为岩石断裂韧度与岩石性质相关的固定值；表示当裂纹尖端强度因子；表示时序控制爆破中炮孔中静态压力；表示聚能装药爆破的爆生气体的瞬间压力；rb表示后爆孔b的半径；表示装药密度；d表示炸药爆速；k1为不耦合系数；k2表示装药系数；表示后爆孔之间的间距；表示时序爆破爆孔压力系数；表示聚能爆破压力系数；pk表示临界压力；表示聚能装药爆破爆生气体体积；表示爆孔中炸药体积；a为等熵指数；b为绝热指数。
23、优选地，步骤s3中通过以下公式进行优化：
24、；
25、式中，表示优化后的线装药密度；、和代表误差系数；表示爆破时采用的线装药密度；表示当次爆破半孔率；为各岩性要求的半孔率；为当次爆破的大块率；表示下包络线对应块径的大块率；表示上包络线对应块径的大块率。
26、优选地，步骤s2中通过以下方法进行布置方式的选择：
27、步骤s21：对所有的布置方式进行实验；
28、步骤s22：选择每米的开挖成本、每米的火工成本、爆破后的半孔率与爆破后的平整度的绝对值为指标，建立包括优、良好、中等、不及格四个级别的评价规则；
29、步骤s23：基于实验结果和所述评价规则，计算隶属度矩阵和权重矩阵后，计算综合评分，选择综合评分最高的布置方式进行后续步骤。
30、优选地，先爆孔与后爆孔间的起爆时差设置为：=25ms~80ms。
31、优选地，装药结构中不耦合系数设置为2~4。
32、本发明的有益效果至少包括：本发明通过时序控制爆破的方法，通过分阶段、分次引爆，可以有效降低爆破时产生的振动和噪声；减少应力波传播，减少对周围已有结构（如海底隧道、平台基础等）的破坏，保护工程安全；有效减少爆破时所需的炸药量，同时提高爆破效率，降低施工过程中材料和人力的消耗，从而节约成本。同时，本发明通过对爆孔数量和装药参数进行优化，保证了施工质量和安全性。
1.一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：步骤s2中当选择第一种布置方式时，先爆孔和后爆孔之间的间距通过以下公式进行计算：
3.根据权利要求1所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：步骤s2中当选择第二种布置方式时，先爆孔和后爆孔之间的间距通过以下公式进行计算：
4.根据权利要求1所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：在步骤s1中对所述先爆孔进行v型切槽操作或聚能装药处理；或者，在步骤s1中对所述先爆孔和后爆孔进行v型切槽操作或聚能装药处理。
5.根据权利要求4所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：在进行v型切槽操作或聚能装药处理后，相邻两个后爆孔之间的间距通过以下公式进行计算：
6.根据权利要求1所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：步骤s3中通过以下公式进行优化：
7.根据权利要求4所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：步骤s2中通过以下方法进行布置方式的选择：
8.根据权利要求1所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：先爆孔与后爆孔间的起爆时差设置为：=25ms~80ms。
9.根据权利要求1所述的一种基于时序控制爆破的海洋地下工程开挖方法，其特征在于：装药结构中不耦合系数设置为2~4。
