盾构隧道孤石预爆破地表质点峰值振速衰减公式

为了解决盾构隧道孤石预爆破中,不同炸药的性质和药包埋深对质点峰值振动速度的影响,对岩石爆破中地表质点峰值振动速度衰减公式进行了改进,基于叠加原理获得能同时考虑装药结构、岩性特性参数等影响因素的长柱药包峰值振动速度公式,并通过工程实例验证了该公式的有效性。结果表明:长柱形装药地下爆破引起的峰值振动速度不仅受测点与爆源距离影响,也受到装药结构的影响;在装药长度不变条件下,长柱药包的埋深对与爆心水平距离25m范围内峰值振动速度影响较大,超出25m范围受到的振动影响程度趋于一致。     

盾构隧道孤石预爆破地表质点峰值振速衰减公式

为了解决盾构隧道孤石预爆破中,不同炸药的性质和药包埋深对质点峰值振动速度的影响,对岩石爆破中地表质点峰值振动速度衰减公式进行了改进,基于叠加原理获得能同时考虑装药结构、岩性特性参数等影响因素的长柱药包峰值振动速度公式,并通过工程实例验证了该公式的有效性。结果表明:长柱形装药地下爆破引起的峰值振动速度不仅受测点与爆源距离影响,也受到装药结构的影响;在装药长度不变条件下,长柱药包的埋深对与爆心水平距离25m范围内峰值振动速度影响较大,超出25m范围受到的振动影响程度趋于一致。     

三峡地下厂房爆破开挖振动衰减规律研究

基于三峡地下厂房爆破开挖实测资料,对影响爆破振动衰减规律的主要因素进行了分析。研究结果表明:夹制作用比较大的掏槽爆破近区质点振速大于崩落爆破,而振速峰值衰减较快;相对爆源不同方向的振动衰减规律也不相同,前冲向质点振动衰减指数大于侧向质点振动衰减指数;装药结构也影响爆破振动衰减规律,预裂爆破与光面爆破诱发振动衰减经验公式的K值远小于正常的梯段爆破,而其α值则比较小。预裂爆破与光面爆破的装药结构一致,因此衰减公式预测曲线衰减规律相同,但预裂爆破处于较大的夹制约束状态,其质点振动峰值大于光面爆破。     

三峡地下厂房爆破开挖振动衰减规律研究

基于三峡地下厂房爆破开挖实测资料,对影响爆破振动衰减规律的主要因素进行了分析。研究结果表明:夹制作用比较大的掏槽爆破近区质点振速大于崩落爆破,而振速峰值衰减较快;相对爆源不同方向的振动衰减规律也不相同,前冲向质点振动衰减指数大于侧向质点振动衰减指数;装药结构也影响爆破振动衰减规律,预裂爆破与光面爆破诱发振动衰减经验公式的K值远小于正常的梯段爆破,而其α值则比较小。预裂爆破与光面爆破的装药结构一致,因此衰减公式预测曲线衰减规律相同,但预裂爆破处于较大的夹制约束状态,其质点振动峰值大于光面爆破。     

φ40mm孔径下爆炸应力波衰减特性试验研究

为了研究爆炸应力波在基岩中的传播和衰减规律,利用不同标号的混凝土代替不同等级围岩,对φ40 mm孔径下不同装药结构的工况进行爆破试验。通过制作及预埋PVDF薄膜传感器,测量6种装药结构下不同距离处的爆炸应力峰值,探究不同药量、不同岩石性质对爆炸应力波传播的影响。通过试验得到了C20、C30、C40混凝土试件在试验所涉及的范围内爆炸应力波随传播距离衰减的指数关系式。试验结果表明随着介质波阻抗的增大,该介质内部的爆炸应力波衰减系数会增大的规律,同时也验证了利用PVDF传感器测量混凝土内部的爆炸应力峰值这一方法是可行的,测试数据是可靠的,对后续不同岩土介质下的应力衰减规律研究和工程应用有一定的指导意义。     

空气中TNT爆炸的数值模拟

为了研究TNT炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播规律和预测不同比例距离的超压峰值,应用LS-DYNA有限元软件模拟了7.5 kg TNT爆炸的冲击波传播过程,揭示其能量衰减规律。并用2种经验公式计算不同比例距离的冲击波超压峰值。对数值模拟结果、经验公式结果和已有的实验数据进行对比。结果表明:数值模拟结果与实验数据吻合较好,误差在10%以内,证明了计算模型和参数的合理性。2种经验公式,叶晓华推荐的经验公式与实验数据的误差相对较小,距爆心3.5 m处,误差仅为0.66%。说明叶晓华公式相比Henrych公式更为可靠。但随着爆距的增大,误差也明显增大。建议此公式在比例距离小于2.6 m/kg1/3时采用。     

质点峰值振动速度衰减公式的改进

基于柱面波理论、长柱状装药中的子波理论以及短柱状药包激发的应力波场Heelan解的分析 ,推导了岩石爆破中质点峰值振动速度衰减公式 ,并用室内外试验资料和数值模拟结果初步验证了该公式的有效性。与传统的质点峰值振动速度衰减公式相比 ,本文推导的公式更具理论基础 ,并可反映诸如炸药种类、炸药特性、钻孔孔径、装药结构及岩性参数等因素对质点峰值振动速度的综合影响     

土中装药不同埋深爆炸试验研究

利用自由场试验研究了土中装药不同埋设深度爆炸问题,给出了相应的爆炸宏观特征,得到了耦合系数试验数据,得到的结论是:当土中装药比例爆炸埋深超过2.0m/kg1/3后,爆炸达到完全封闭。并指出该数据与美军设计规范TM5-855-1中的耦合系数数据0.56m/kg1/3相差较大,分析了产生差异的可能原因。     

爆炸塔炸药空爆振动衰减及对邻近建筑影响试验

基于2.5 kg TNT当量爆炸塔实验场地,设计3组不同炸药量(1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg)、4种不同药包悬置高度(0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m)的空爆振动试验,研究爆炸塔内不同炸药量距地面不同高度裸露药包爆炸振动的衰减规律及对邻近建筑物和仪器设备的影响规律。结果表明:振动持续时间在0.3 s左右,质点振动主频主要集中于21~30 Hz之间;距爆心水平距离小于14 m时,水平径向振动速度衰减速率比垂直方向快;大于14 m时,垂直方向振动速度衰减速率快。轻气炮厅的地基结构自身经过隔震处理具有良好的隔震效果,爆炸塔内试验炸药量越大、药包悬置高度越高,隔震效果越好;通过在邻近建筑物第一、二层相同位置的测试结果发现,第二层的振动速度出现振动放大现象,这种现象随药包悬置高度增加而降低,随炸药量增加而增大。依据爆破安全规程(GB6722—2014)的标准,三组试验爆炸塔内空爆振动不会对周围建筑物及轻气炮造成损害。     

隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应试验

埋地管道爆破动力响应特性是城市管道抗震优化设计的依据。设计并开展城市地铁隧道爆破荷载作用下埋地管道动力响应的相似模型试验,监测埋地管道应变、加速度及地表振动速度值,解析地铁隧道爆破地震波的传播衰减机制及其对邻近埋地管道动力响应影响规律。结果表明,基于量纲分析理论的振动速度预测模型用于隧道爆破时地表PPV预测切实可行;相同爆破荷载作用下,埋地钢管加速度峰值是PVC管的1.5～1.8倍;隧道"空洞效应"导致埋地管道在成洞区一侧的加速度响应更为剧烈;埋地PVC管在各测点处环向应变大于轴向应变,且大于钢管应变值,试验得到可有效监测埋地钢管和PVC管应变响应的最大临界比例距离分别为117 m/kg和263 m/kg。     

砂浆板冲击破坏试验研究

通过锤击、均匀冲击荷载试验,采用逐级递增循环冲击加载方式,研究冲击荷载下砂浆板的破坏特征及冲击力、冲击能与最大加速度响应间关系。试验表明,二种冲击作用均使砂浆板跨中区域出现贯穿裂缝,呈脆性劈裂破坏形态,均匀冲击作用下破坏位置与跨中有一定偏移;锤击力时程经历主冲击、次冲击、卸载三阶段,加速度响应随锤击力增加而增加,裂缝贯穿后冲击力、加速度响应大幅减小;均匀冲击下加速度有二组响应区,响应随冲击能增加而增加,当冲击能达一定程度时响应大幅减小;继续增加冲击能,响应又会增加,并较快发生劈裂破坏,响应大幅减小;支座螺栓松动能缓冲部分冲击作用。     

AFRP约束混凝土多次冲击试验研究

为研究芳纶纤维增强层复合材料（AFRP）约束条件下混凝土抗多次冲击的动态力学性能,采用Ф100 mmSHPB试验装置和超声无损检测,在相似应变率条件下,对C30,C40,C50三种基体强度等级的1~3层AFRP约束混凝土抗多次冲击动态力学性能和冲击后混凝土试件内部损伤规律进行试验研究。结果表明：各约束层数AFRP约束混凝土动态峰值应力对冲击次数不敏感,上下浮动不超过8%,稳定性良好;随着冲击次数的增加,动态峰值应变增大,内部混凝土损伤增大,损伤因子与冲击次数呈线性关系;AFRP约束混凝土内部损伤在达到普通混凝土极限损伤后仍能保持试件完整,具备对抗下次冲击的能力。     

高吸水树脂对混凝土水化及强度的影响

高吸水树脂(Super-absorbent polymer,SAP)作为混凝土内养护材料可有效抑制混凝土自收缩,提高混凝土抗裂性,但其对混凝土是否具有负面影响有待研究。利用XRD和DTA-TG研究了不同SAP掺量净浆在不同养护龄期的水化产物量,并测试其抗压强度,定量分析高吸水树脂对混凝土水化和强度的影响。实验结果表明:掺加SAP会延缓混凝土早期(0~7d)的水化反应,降低混凝土的抗压强度,但对混凝土中后期(7~28d)水化的进行及强度发展的影响不大。当高吸水树脂的掺量为1kg/m~3(占胶凝材料的质量分数为0.2%)和1.5kg/m~3(占胶凝材料的质量分数为0.3%)时,混凝土28d抗压强度可达基准组的100%和96%,56d抗压强度可达基准组的107%和96%。针对C50混凝土,推荐掺量为1kg/m~3。     

冻融条件下玄武岩纤维混凝土断裂韧度研究

该文使用数字图像相关方法实时观测三点弯试验中切口混凝土梁全场变形,分析混凝土梁断裂破坏过程中水平位移和应变的变化规律,基于切口处水平位移和应变变化规律确定起裂荷载,并研究冻融循环次数和纤维掺量对混凝土起裂韧度、失稳韧度、临界开口位移的影响,结果表明:对于C30混凝土而言,起裂韧度和失稳韧度随冻融次数的增加而减小,降幅约为0.6 MPa·m1/2~0.80 MPa·m1/2,两种韧度随玄武岩纤维掺量增加有小幅增加,最大增幅分别约为0.1 MPa·m1/2和0.2 MPa·m1/2,说明玄武岩纤维能提高C30混凝土的抗冻性,但提高程度是一定的,玄武岩纤维不能完全抑制冻融对混凝土的损伤;纤维掺量对失稳韧度的提高幅度要比起裂韧度大;起裂韧度增益比和失稳韧度增益比都随纤维掺量增加先增大后减小,两种韧度增益比均在纤维掺量为2.0 kg/m3时最大,因此,在混凝土强度等级为C30时,2.0 kg/m3可作为最佳纤维掺量;临界开口位移随冻融次数增加而增大,随纤维掺量变化效果不明显,与纤维增强作用相比冻融损伤是影响断裂过程变形性能的主要因素;最后在试验结果的基础上,建立了起裂韧度和失稳韧度随纤维掺量和冻融次数的拟合模型。     

外包橡胶混凝土覆层对梁式桥墩防撞性能影响的试验研究

提出将橡胶混凝土以覆层形式外包在桥墩一定高度范围内以提高其防撞减振和能量耗散能力,试验研究了不同橡胶粒径、体积掺量的橡胶混凝土的基本力学性能;其次利用摆锤撞击模型墩柱试验,并结合ABAQUS/Explicit非线性动态碰撞仿真分析,研究了橡胶混凝土覆层对模型墩柱的自振特性、不同撞击速度下的撞击响应峰值及振动衰减规律的影响。结果表明,虽然橡胶混凝土强度、弹模较普通混凝土较低且受橡胶掺量影响显著,但橡胶混凝土覆层兼具防撞和减振的双重优势,可使撞击力峰值减小12.93%~15.87%,墩顶位移减小13.10%~32.11%,墩底应变减小13.1%~46.13%,还能增强原桥墩的主动耗能能力。该形式防撞装置可为桥墩提供有效保护且符合绿色环保的理念,值得推广。     

隧道内脉冲激励下地层振动传递特性研究

目前,对于地铁运营引起的振动在地层中的传递特性一直未有系统深入的研究。利用自动落锤激励装置锤击轨道减振与控制实验室10m埋深隧道内轨道,研究了0~200Hz频段振动加速度在地层中的传播衰减特性。试验结果表明：(1)隧道结构-地面振动加速度峰值衰减率达到81.25%,地层对振动有很强的衰减作用。(2) 除了30Hz附近频段传递函数幅值大于1,隧道结构到地面振动响应传递函数幅值普遍小于0.4。(3) 隧道结构-地面1/3倍频程加速度级传递损失曲线呈V形分布,传递损失在30Hz附近最小,且为负值,此频段振动加速度能量从隧道传递到地面有放大现象。     

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架结构,是经过特殊节点设计与结构控制理论相结合而形成的一种新型消能减震结构体系。通过对一个缩尺比1/3的三层三跨摇摆框架模型和一个同尺寸的常规钢筋混凝土模型进行模拟地震振动台对比试验,研究模型结构在不同水准地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应,分析结构的抗震性能。试验结果表明柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架集中耗能机制明确,地震作用后能自主复位,主体承重构件在大震下保持完好,是一种免损伤的新型结构体系。     

地铁车辆段列车动荷载特性实测研究

对车辆段内咽喉区、试车线和运用库的地铁列车荷载进行了实测,获得了其时频特性。基于不同线路条件、行车速度下的实测结果,分析了地铁列车荷载特性的主要影响因素。研究结果表明：地铁列车通过时,咽喉区轨枕的铅垂向加速度幅值为10~15m/s2,荷载以高频成分为主,主频段为60~150Hz;试车线轨枕的铅垂向加速度幅值为5~6m/s2,荷载主频段为60~100Hz;运用库的振动量值较小,实测的铅垂向加速度幅值为1~2 cm/s2,荷载的主频段为30~50Hz。对地铁车辆段列车,与行车速度相比,列车荷载振动量值对线路的平顺度更为敏感。     

高应变率条件下山西黑花岗岩的动态力学性能研究

采用分离式Hopkinson压杆试验技术,对山西黑花岗岩进行了一系列不同应变率(315.53s-1~1349.87s-1)的动态压缩试验。试验结果表明：山西黑花岗岩在高应变率条件下,动态抗压强度表现出突变特性：应变率从460.09s-1上升到860.20s-1的时候,山西黑花岗岩的动态抗压强度从272.33MPa提高到371.78MPa;在高应变率条件下,山西黑花岗岩材料的破碎机理为在初始冲击波作用区先产生体积破碎,而后在试样后半部分产生赫兹破碎;山西黑花岗岩在高应变率下的弹塑性变形能随应变率的增大而减小,高应变率条件下材料失效和裂纹扩展消耗更多能量,对应更加严重的材料破碎。     

粉煤灰对泡沫混凝土物理力学性能的影响

研究了粉煤灰掺量和水灰比对粉煤灰掺量较大的泡沫混凝土的干密度和抗压强度的影响,利用经验公式计算泡沫混凝土的孔隙率,重点研究泡沫混凝土的孔隙率和干密度、抗压强度的关系。研究结果表明随着粉煤灰掺量的增加泡沫混凝土的干密度和抗压强度均呈下降的趋势。当粉煤灰掺量由25%上升到30%时,不同水胶比的泡沫混凝土干密度下降均超过了60 kg/m3;粉煤灰掺量由30%提高到40%时,不同水胶比的泡沫混凝土抗压强度下降的趋势都明显减小。以粉煤灰取代水泥后,孔隙率和干密度的拟合公式为 Y =27126.8-64295.9X +38334.4X 2,相关系数为0.9097;孔隙率和抗压强度的拟合公式为Y =58.7-142.2X +86.3X 2,相关系数为0.9802。