随着我国城市化水平不断提高,地铁系统已经成为绿色公共交通的主体部分。与此同时面临的施工环境也越来越复杂,在东部沿海地区,盾构隧道区间都不同程度地存在孤石或基岩侵入情况,影响了盾构工程的正常施工。目前主要采用“地面钻孔,孔内微差爆破”的预处理技术,但因无临空面的存在,大部分能量以振动的形式传递,不可避免地会威胁地面结构的安全,因此提高爆炸能量利用率,保护结构的安全至关重要。本文从创造临空面的角度出发,结合具体工程背景,主要研究了盾构隧道基岩爆破施工中人造临空面的作用机理和参数优化,并进行了现场实测,所得以下主要结论:(1)从理论上分析了爆炸应力波在岩石与人造临空面界面处的传播特性,以及盾构隧道基岩爆破中人造临空面的主要作用,包括应力集中作用、自由面效应以及能量衰减作用,发现空孔直径越大,对于爆破效果的改善越明显。(2)通过基本物理力学性能试验,得到了花岗岩的基本力学参数,以及试样单轴压缩荷载下的破坏规律。借助分离式SHPB装置,对不同加载速率下花岗岩的动态力学特性进行了分析,发现花岗岩的动态抗压强度和破碎特征具有较强的应变率效应。(3)通过对比试验和人造临空面参数优化试验,发现人造临空面能够较好改善爆破效果,且空孔的直径越大,距离炮孔较近,人造临空面的作用效果越好。在依托的工程背景下,提出了人造临空面的参数优化设计值。(4)爆破施工现场实测结果与数值试验有较好的相似性,在盾构隧道基岩爆破预处理施工中,通过增加大直径空孔即设置人造临空面,可以有效控制地表爆破振动强度,同时改善岩石破碎效果,很好满足了实际工程的需要。该论文有图84幅,表35个,参考文献107篇。