岩体作为一种不连续的、各向异性的非均质结构体，随机分布有节理、裂隙和断层等结构面，各类结构面的存在对爆破效果具有重要的影响。为探究岩体结构面对台阶爆破效果的影响，以别斯库都克露天煤矿为研究对象，分别采用LSDyna数值模拟与现场实验研究结构面角度和位置对台阶爆破效果的影响。数值模拟结果表明：当结构面倾角小于30°时，应力峰值受结构面倾角影响程度较低; 当结构面夹角大于30°时，爆炸应力波的初始峰值随夹角的增大而增大。在台阶不同位置存在软弱夹层时，台阶爆破泄能结果差异较大。当软弱夹层位于台阶上部区域，爆破效果较好。当软弱夹层位于台阶中部和下部区域时，台阶爆破泄能较为明显，导致爆破效果较差，需要制定专门的爆破方案进行处置。现场实践表明：随结构面倾角的增加，爆破后爆堆的大块率呈减小趋势。针对现场存在的软弱夹层位于中下部情况，通过采用加大炮孔超深0.5 m，并在软弱夹层下部岩体增加3~5 m深斜孔的方法，能有效降低大块率，改善爆破效果，提高铲装效率。

钻爆法开挖岩体同时，势必会对围岩造成一定程度的损伤，明确隧道爆破开挖围岩损伤特征，对隧道支护设计和长期稳定性有着重要的指导作用。以赣深高铁龙南隧道Ⅲ级围岩台阶法爆破开挖为例，采用跨孔声波法对隧道断面不同部位的围岩声波波速进行了测试，分析了爆破前后隧道围岩声波降低率分布特征，确定了隧道不同部位围岩的损伤深度，揭示了围岩损伤程度和损伤深度的关系。基于LS-DYNA数值模拟软件，模拟了相同工况下8个循环台阶爆破开挖作用下隧道围岩的损伤演化和分布特征，与通过声波测试率判断的围岩损伤分布特征基本一致。现场声波测试和数值模拟结果表明：台阶法隧道上台阶拱脚处围岩损伤程度最大，但损伤深度最小; 隧道围岩损伤最深处位于仰拱底部。基于隧道围岩损伤分布特征，根据工程类比法和相关规范规定，确定龙南隧道Ⅲ级围岩的初期支护锚杆长度应为3.5~4 m。

以清远市某矿山台阶爆破工程为研究背景，工程施工中410平台有一超高台阶大抵抗线的特殊工作面需一次性爆破。该工作面台阶高30 m，长80 m，宽20 m，台阶坡面角45°~80°。由于台阶高度大、坡面角小，且坡面坡比上下不一，造成了爆破施工技术难度大。爆破设计前首先使用RTK测量仪和全站仪对工作面和掌子面地形进行测量，然后根据地形图对掌子面各位置的坡面角进行计算，依据岩石性质、施工经验和钻机类型，确定爆破单耗和钻孔直径，综合上述结果再对前排炮孔的底盘抵抗线、钻孔倾角、孔深、孔距进行设计，同理依次对后排炮孔的抵抗线、钻孔倾角、孔深、孔距、排距进行设计。孔网参数确定后，根据各排炮孔抵抗线变化规律、各排孔单孔负担体积、爆破单耗和爆破作用均匀原则依次设计各排炮孔的装药结构，最后根据岩石走向和被保护对象的抗震要求，使用矿山软件3Dmine对起爆网路进行设计。施工过程中对布孔、孔深测量、钻孔、装药、网路连接等重点施工环节进行严格控制，爆破后取得了良好效果。

黑沟矿区露天台阶爆破采用连续装药结构，爆破后大块率高，二次破碎工作量大，严重影响矿山后续铲装作业效率。基于爆破模拟软件JKSimBlast中露天开采2DBench模块，开展露天爆破装药结构优化研究。选择常用空气间隔器作为间隔材料，保持炮孔深度17.5 m和装药长度10 m不变，以空气间隔器长度、中间间隔位置为研究对象，以大块率为评价指标，设计两因素五水平共计25组全因素组合实验。模拟结果表明空气间隔长度相同时随着间隔位置下移，爆破大块率先减小后又增大，存在一个最佳间隔位置。间隔位置相同时随间隔长度增大大块率先减小后增大，进而确定最佳间隔长度2 m与最佳间隔位置距离孔口11.5 m。最后，基于优化结构在5个不同爆破区域开展现场工业试验，选取区域3优化前后爆堆照片作为参考组，利用SplitDesktop 爆破分析软件进行数据处理，得到5个区域优化前后大块率并进行比对，结果显示优化后的装药结构爆破后大块率平均降低9.24%，优化后的间隔装药结构有效改善爆破效果，为露天矿装药结构选择和优化提供有益借鉴。

为了对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行综合评价, 考虑爆破质量、安全、经济三方面目标, 选取大块率、根底率、后裂距离、松散系数、单耗、延米爆破量、振动速度、飞散距离等8个参量作为评价指标。通过无人机、高速摄影、振动监测等技术手段对魏家峁煤矿4个生产爆破平盘开展现场监测, 并利用Split-desktop、Motion studio等软件进行数据分析, 得到了上述参量的量化指标。分别利用层次分析法和CRITIC法, 获得评价指标的主、客观权重, 然后基于离差平方和最大原则确定了各指标的组合权重。利用中心点三角白化权函数对灰色聚类法进行优化, 建立了爆破效果的灰色聚类评估模型, 对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行了综合评价, 并根据综合聚类系数得到了4个平盘的爆破效果优劣顺序。最后对比指标数据分析了爆破效果最差的平盘主要存在的问题。研究结果表明:炸药单耗、大块率、根底率的组合权重都大于0.15, 对爆破效果的影响较大; 4个平盘的爆破效果优劣顺序为：1080平盘>1064平盘>1096平盘>1112平盘; 1112平盘需要结合地质条件, 针对后裂距离大、单耗高、延米爆破量小、飞散距离大等问题进行台阶爆破参数优化。

针对复杂环境下单塔钢筋混凝土斜拉桥的爆破拆除, 设计了塔柱定向倾倒和主梁原地坍塌的组合拆除方式。中塔柱采用“倒台阶”式切口, 切口高度4 m。下塔柱首先采用机械法预处理形成两个宽1.3 m, 高4 m的窗口以降低其强度, 再布置炮孔进行爆破。主梁与拉索锚固处共设置4处爆破点, 采用松动爆破。孔深大于1.2 m的炮孔采用导爆索分段装药结构, 有效分散了炸药能量。孔外采用导爆管起爆网路, 中塔柱、下塔柱和主梁炸点分为3段起爆。针对桥梁下穿涵洞提出了“刚+柔”复合防护方法。在主梁触地区域设置沙袋减振墙形成柔性防护。同时, 沿涵洞走向布置焊接钢制骨架和橡胶垫层形成刚性防护。采用草帘、竹笆和钢丝网对爆破区域进行覆盖防护。起爆后, 塔柱向预定方向倾倒, 主梁原地坍塌, 分为数段, 再采用机械法处理。取得了良好的爆破效果, 未造成爆破飞石伤害事故, 也未对涵洞等建(构)筑物造成冲击破坏。本工程对单塔斜拉桥的爆破设计, 以及对下穿涵洞的防护措施可以为相似工程提供借鉴经验。

在露天矿台阶爆破时, 台阶区域内的岩石移动轨迹是露天矿实现精准采矿的重要影响因素, 尤其针对矿化不均匀的矿体。针对乌山铜钼矿台阶爆破过程中内部岩石移动轨迹尚不明确的难点问题, 将通过采用信号标志物的跟踪算法, 并依托满洲里乌山铜钼矿开展了现场台阶爆破测试。通过现场智能信标安装、定位、监测和数据分析, 研究结果表明: 第一排信标运动时间长, 移动速度快, 平均速度达到5.8~9.8 m/s, 运动距离在18.4~29.4 m; 由于受到台阶前段岩体的约束和阻碍, 2#监测信标的运动时间、飞行速度与移动距离明显下降, 平均速度为1.8~4.8 m/s, 运动距离为5.3~14.2 m; 3#爆破孔信标移动距离和移动时间最小, 3-3号信标斜向下俯冲角度达到25°左右, 6-1、6-2、6-3号信标斜向下俯冲角度较为平缓2°~8°左右。从深度上来看, 浅部信标在前冲的这段时间内, 前半段水平向前移动, 后半段有明显的下降趋势, 深部信标的垂直运动距离明显小于浅部信标。

为了制备石英晶体谐振器，在石英衬底上采用光刻和电感耦合等离子刻蚀技术制备台阶形貌，研究了制备过程中激励电源功率、偏压电源功率以及导热物质等工艺参数对刻蚀效果的影响。并且利用扫描电子显微镜对刻蚀图形的表面形貌进行了观察，通过实验与分析得到了符合工业生产要求的工艺参数。最后在最优工艺参数条件下，制得了高约22 μm的整齐的台阶形貌，并将干法刻蚀的结果与湿法刻蚀对比，展现了干法刻蚀的特点以及干法刻蚀应用于工业化生产石英晶体谐振器的潜力。

本文在具有0.2°至1.0°斜切角的c面蓝宝石衬底上通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)生长了台阶聚束表面形貌AlN外延层, 并系统研究了高温退火过程中其表面形貌演化规律, 且基于第一性原理计算揭示了表面形貌演化背后的物理机制。研究发现, 随退火温度逐步升高, AlN外延层台阶边缘首先出现具有六方结构特征的热刻蚀凹坑, 随后在台面上形成边缘规则的多边形凹坑, 其主要原因是AlN表面台阶边缘处Al-N原子对脱附能量(10.72 eV)小于台面处Al-N原子对脱附能量(12.12 eV)。此外, 由于台阶宽度随斜切角增大而变窄, 台面处凹坑在扩张过程中易与台阶边缘处凹坑发生合并形成V形边缘, 斜切角越大台面上凹坑数量越少。本文阐明了不同斜切角蓝宝石衬底上生长的AlN在高温热退火过程中台阶聚束形貌演变机制, 为面内组分调制的AlGaN基高效深紫外LED提供基础。