近年来,在国家政府的支持及引导下,各地区正在大力推进道路基建建设,而隧道是山区道路基建必不可少的途径之一,但是传统光面爆破存在围岩扰动大、易超欠挖、粉尘浓度大等问题,延误了隧道钻进施工进程,费时费力,而聚能水压光面爆破技术操作便捷、围岩扰动小、半孔痕率高、经济效益高、粉尘浓度低等特点,但由于现场施工操作不当,炮孔装药易漏装水袋或炮泥,引起施工系列问题,为进一步确定聚能槽、水袋以及炮泥的作用,促使聚能水压光面爆破技术的进一步发展。本文依托新建张家界至吉首至怀化铁路工程ZJHZQ-9标段的官田隧道工程,通过采用理论分析、数值模拟及现场试验的研究方法,研究炮孔不同装药结构情况下岩石爆破的应力传播规律,对不同装药结构聚能爆破地震波产生的振动及位移变化进行对比分析,得到以下结论:(1)基于岩石爆破的基本理论,介绍聚能作用原理及聚能射流成型机理,从聚能射流侵彻角度分析聚能爆破损失机制;通过介绍水压作用原理,对水介质中爆破冲击波随时间的衰减规律以及水介质在爆破过程中对破岩的作用进行分析;对炮泥封堵的作用及炮泥在炮孔中运的动规律进行分析。(2)运用ANSYS/LS-DYNA软件进行数值模拟,岩石材料选用LS-DYNA带有的JHC本构以及高能炸药进行数值模拟,分别模拟了聚能水压光面爆破、无水袋-聚能爆破、无炮泥-聚能爆破,对这三种装药结构的爆破应力传播规律及围岩受损情况分别进行对比分析。结果表明,聚能水压光面爆破应力传播表现突出,在水袋处有明显的应力集中现象,无炮泥-聚能爆破次之,最后是无水袋-聚能爆破,体现了水楔作用;同时,三种装药结构爆破炮孔周围岩石均呈刀锋形状(纵短横长)破损,验证了聚能槽的聚能射流作用。(3)运用ANSYS/LS-DYNA软件进行数值模拟,对这三种装药结构爆破模拟的振动速度和位移的变化分别进行对比分析。结果表明,无水袋-聚能爆破的振速最大,其次是无炮泥-聚能爆破,聚能水压光面爆破的振速最小,说明水介质具有一定的储能和缓冲作用,而位移变化量则相反,在水袋和炮泥的共同作用下,水楔作用扩展了围岩裂隙,使得聚能水压光面爆破的位移变化最大,其中,三种装药结构聚能方向的位移均比非聚能方向的大。为减少对围岩的扰动,提高炸药利用率,要严格按照要求装入水袋和炮泥。(4)通过现场试验及工程应用,研究了不同装药结构聚能爆破的破岩效果,根据试验爆破后岩石裂缝走向、裂缝宽度以及工程应用来验证模拟的准确性。结果表明,聚能水压光面爆破聚能槽方向得到岩石裂隙最大值最大,且裂隙较发育,其次是无炮泥-聚能爆破,最后是无水袋-聚能爆破,爆破裂缝走向与宽度与模拟结果相对应,验证了模拟的准确性。