长柱药包爆破振动位移特性研究

通过研究长柱药包爆破振动波在围岩介质中的传播规律,得到了长柱药包爆破产生的围岩介质位移数值解。对爆破质点位移的分析表明,质点水平和竖向位移在距离爆源一定水平距离时达到最大,该距离与药包的长度和埋深有关。而沿着竖向的质点位移分布规律表明,长柱爆破振动效应在柱体中心两侧并不是对称的。这些规律对进一步研究长柱爆破振动效应有一定的指导意义。     

长柱药包爆破振动位移特性研究

通过研究长柱药包爆破振动波在围岩介质中的传播规律,得到了长柱药包爆破产生的围岩介质位移数值解.对爆破质点位移的分析表明,质点水平和竖向位移在距离爆源一定水平距离时达到最大,该距离与药包的长度和埋深有关.而沿着竖向的质点位移分布规律表明,长柱爆破振动效应在柱体中心两侧并不是对称的.这些规律对进一步研究长柱爆破振动效应有一定的指导意义.     

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。     

精确延时爆破条件下的边坡振动响应特性

精确延时条件下的爆破振动响应特性是当前工程爆破领域的重点研究内容。基于岩质边坡爆破振动响应的理论分析,结合溪洛渡水电站边坡开挖爆破振动的数值模拟,研究了精确延时条件下的岩质边坡爆破振动响应特性。结果表明,在边坡的爆源近区,质点峰值振动速度及第一主应力的变化随延时时间的不同具有明显的低峰值,而在爆源远区,则难以确定明确的变化规律。在爆源的近区,合理的延时时间可以降低甚至避免振动效应叠加,该延时时间的最小值约为爆破振动的主周期;爆源的远区,虽然振动峰值降低,但是难以避免爆破振动叠加效应。     

超近距并行管沟精确爆破开挖的模拟分析

为了探究超近距并行管沟爆破开挖对在役管线的影响,在现场实验的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,研究了3种方案的爆破振动对在役管线的影响规律。结果表明:在爆破开挖作用下的现场实验和数值模拟中,在役管线质点在y方向的峰值振速均大于x方向与z方向的振速,且y方向的峰值振速在地面最大,管线迎爆面次之,背爆面最小;在其他条件相同的情况下,药包中心距离管线越远,钻孔越深,管线受到的爆破振动越小,管线受影响的范围越小。分析得到方案2为超近距并行管沟爆破开挖的最优方案,对实际工程具有一定的指导意义。     

超近距并行管沟精确爆破开挖的模拟分析

为了探究超近距并行管沟爆破开挖对在役管线的影响,在现场实验的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,研究了3种方案的爆破振动对在役管线的影响规律。结果表明:在爆破开挖作用下的现场实验和数值模拟中,在役管线质点在y方向的峰值振速均大于x方向与z方向的振速,且y方向的峰值振速在地面最大,管线迎爆面次之,背爆面最小;在其他条件相同的情况下,药包中心距离管线越远,钻孔越深,管线受到的爆破振动越小,管线受影响的范围越小。分析得到方案2为超近距并行管沟爆破开挖的最优方案,对实际工程具有一定的指导意义。     

空气间隔装药爆破条件下边坡振动规律研究

采用数值分析软件,结合大型矿山边坡工程,讨论了爆炸等效荷载的施加过程,分析了空气间隔装药条件下边坡爆破振动规律。计算表明:随着质点与爆源垂直距离的增加,爆破质点振动速度峰值整体上呈减小趋势,其中水平径向振动峰值比垂直振动速度峰值衰减慢;空气层位置变化对爆源近、中区质点振动峰值存在影响,而对爆破远区振动特性影响有限。通过坡面点和马道外侧点的振动速度对比分析得出:边坡台阶存在局部的爆破振动放大效应。另外,采用文中的荷载施加方案既可以明确炮孔近区岩体的破坏机理,也能将炮孔装药结构所对应的爆破荷载信息在后续模型计算中予以保留,为优化装药结构、提高爆炸能量利用率提供参考依据。     

双孔台阶延期爆破效应的数值模拟研究

为了研究孔间延期对台阶爆破效果的影响,基于ABAQUS进行双孔双坡面台阶精确延时爆破的数值模拟研究,分析不同延时爆破条件下双孔台阶结构的应力波传播规律、拉伸与压缩损伤发展和振动效应.结果表明:越接近于自由表面,岩体中的质点应力峰值和振速峰值越大,损伤区域越明显;在台阶顶面,随着爆心距的增加,各测点Y向(水平)振速峰值呈现出先减小后增加之后再减小的趋势,同时最大Y向(水平)振速测点位于150 mm(1.25倍孔距)处,Z向(竖直)振速峰值随爆心距的增加逐渐减小;随着孔间延时的增加,岩体损伤单元体积(D>0.6)在小范围内降低后不断增大,并于孔间延时为60μs时达到峰值,且随着延时的进一步增加,损伤体积逐渐降低并趋于稳定值;同时,岩石内两孔间测点应力在孔间延时为60μs时达到峰值,台阶顶面处振动效应逐渐降低并于50μs时趋于稳定;孔间延时为60μs,也即是0.5 ms/m(孔间延时与孔距比值)为本模型最佳爆破孔间延时.     

基于遗传算法的神经网络在爆破振动预测中的应用

针对BP神经网络对工程爆破振动的预测存在精度不够高的缺点,建立遗传算法优化神经网络的模型,并介绍了它的原理。最后通过爆破振动预测实例的介绍,应用MATLAB编程,将总装药量Q、测点与爆源的高差h、孔间微差时间t、最大药包距离L这4个参数作为模型参数,对爆破振动幅值v、振动主频f和振动持续时间T进行预测,得出基于遗传算法的神经网络预测的结果比BP神经网络更为精确,克服了BP神经网络的缺点。     

岩石介质中双孔爆破效应的数值模拟研究

基于动力分析软件LS-DYNA及Langrange-Euler耦合算法,数值模拟研究了双炮孔同时起爆和微差起爆(微差时间分别为0.05 ms、0.1 ms、0.3 ms和5 ms)时爆炸冲击波在岩石介质中的传播规律和爆破对炮孔周围岩体振动效应的影响。研究表明:双炮孔同时起爆初期,损伤破碎区的扩展类似于单孔爆破;当爆炸冲击波相互叠加后,两炮孔中间纵向单元和药柱内外两侧横向近区单元的压力和等效应力随爆心距的增大而减小,而自由面上单元呈现出先增后减的变化趋势,且在距药柱10 cm外出现内侧单元的压力和应力值均高于外侧;微差起爆可缓解爆破振动和改善爆破效果,以同时起爆药柱完全引爆所需时间0.3 ms为例,当微差小于0.3 ms时,随着微差时间的延长,微差起爆对周围岩体单元的压力和等效应力峰值的降低幅度越大,同时缓解岩体纵向爆破隆起和z方向的振动效应也越明显,但超过0.3 ms后则微差起爆的改善效果受到一定限制。     

爆破震动研究现状及存在问题的探讨

爆破地震是"三大爆破公害"之首,而有效控制爆破震动主要是通过合理选择微差时间、适当的爆破参数来实现,从微差爆破、药包埋深和装药形式3个方面阐述了目前爆破震动的研究现状并对存在问题提出看法.     

立井直眼微差爆破模型试验振动测试与分析

为降低立井爆破施工的振动效应,以立井爆破中两圈直眼为原型,实施三种不同起爆延期的直眼微差爆破模型试验,并用UBOX-5016型爆破振动智能监测仪测试混凝土模型的爆破振动效应。实测爆破振动波表明,微差爆破可减少单段起爆药量、明显降低爆破振动效应;起爆延期25 ms时I段、Ⅱ段爆破振动波形彼此叠加,测点形成干扰降振效应,爆破峰值振动速度较小;起爆延期为50 ms时I段、Ⅲ段爆破振动波形彼此独立,峰值振动速度由单段起爆药量决定。竖向爆破振动波形频谱分析表明,微差爆破振动幅值明显低于齐发爆破,且波形复杂。微差爆破能显著降低爆破振动效应,主振频率较高。     

微差爆破的波形叠加作用分析

在分析纵波、横波和面波传播速度差异的基础上,进行均质介质中的单孔爆破振动测试,研究爆破地震波时程曲线上纵波、横波和面波因初至时刻随传播距离的增加而不同所具有的分离特性;再进行深孔台阶微差爆破振动效应试验,分析微差爆破地震波的段间叠加特性.结果表明,微差爆破相邻段别的地震波形随传播距离的增加而相互接近、叠加,从而提出确定微差爆破合理间隔时间应考虑距离因素的观点.     

爆破地震波传播过程中的多普勒效应研究

为研究爆破施工中毫秒延时爆破作用的频谱特性,采用理论推导和数值模拟相结合的方法进行分析与计算。利用模态识别方法对炮孔间隔时间为25 ms的延时爆破振动数据进行频谱特性分析,得到爆源左、右两侧的爆破振动频率分别约为35 Hz和45 Hz的整数倍。进一步分析可得,这是由于爆破地震波在传播过程中发生多普勒效应,导致不同方向上的频率发生偏移,使得爆源两侧的爆破振动频率值存在差异。据此,实际爆破施工中可以利用多普勒效应进行爆破振动频率的调控。     

基于精确延时的基坑开挖爆破振动控制研究

为了控制精确延时爆破时的爆破振动,基于弹性本波理论给出了合理的毫秒延时间隔时间计算公式,并结合基坑开挖工程,对现场实测信号进行分析。结果表明：孔内毫秒延时间隔为4 ms和孔间毫秒延时间隔为12 ms时的瞬时能量较小,利于爆破振动控制。短毫秒延时间隔能够实现爆破地震波能量大幅减小,并能优化爆破振动能量分布范围,趋向于高频方向发展。     

小水池中延时爆破对地表振动的测试与分析

为了研究水下延时爆破对地表振动的影响,在某一小水池中,采用不同延时药包组合引起地表振动,对其进行测试。试验中各组合总药量相同,药包个数不同,对地面产生的振动速度和主振频率采用UBOX-5016型振动自记仪进行测试和分析。研究并发现毫秒延时爆破能有效降低爆破振动,通过选出的较优延时组合,初步估计合理的延时间隔为25~50 ms。     

深孔台阶爆破振动模拟中的等效荷载施加边界比较

针对露天深孔台阶爆破,利用ANSYS/LS—DYNA动力有限元软件,采用将等效荷载施加在炮孔周边的弹性边界上和施加在开挖轮廓面上这2种等效模拟方法模拟爆破振动。对于荷载施加在炮孔周边弹性边界的情况,进行整段装药和分段装药的比较,研究发现,由于爆轰波的传播对爆破近区的影响较大,分段装药情况下振动幅值随爆心距衰减较快。对等效荷载施加在开挖轮廓面的3种加载情况(加后冲向荷载,加后冲向和侧向荷载,加后冲向、侧向和底面荷载)进行了比较,3种情况下得到的振动衰减规律相同。在爆破中远区,2种等效模拟方法对应的振动幅值和衰减系数大致相同,故将荷载直接等效到开挖轮廓面代替荷载施加在炮孔周边弹性边界的处理是可行的。     

孔底设复合消能结构的岩体爆破振动特性研究

爆破振动的特性、控制方法及措施一直是工程爆破界的研究热点。基于白鹤滩水电站坝基开挖中开展的孔底设复合消能的岩体爆破开挖试验,结合动力有限元技术数值模拟,以及对实测振动傅里叶频谱分析,研究了孔底设复合消能结构的岩体爆破振动特性。数值模拟与现场监测结果表明:孔底设复合消能结构相对于常规装药结构能够大幅减小炮孔底部岩体的爆破振动速度,减小幅度达到30%以上,相应的傅里叶幅值谱峰值和主频率也有降低,可见爆破孔孔底设复合消能结构可有效降低孔底的峰值振动速度,从而控制孔底岩体的爆破损伤范围。     

新冶钢场平石方爆破

针对某钢厂复杂环境下的场平石方爆破工程,选取了合理的孔网参数和炸药单耗,采用了连续柱状装药和分层装药相结合的装药结构,设计了逐孔起爆和孔内外毫秒延期起爆相结合的爆破网路,从而有效地控制了爆破飞石和爆破振动危害,达到预期的工程目的.