液态CO2爆破系统地震波时频分析

为了研究液态CO_2爆破系统地震波时频特性,现场微震监测试验获得液态CO_2爆破地震波信号,根据爆破地震波信号具有非平稳的特点,首先采用自适应最优核时频分析方法对地震波信号的基本时频特征进行研究,在此基础上通过结合小波包变换分解与重构技术和自适应最优核时频分析方法,对地震波信号的能量分布进行了精细化分析。结果表明:液态CO_2爆破地震波的衰减速度较快,震动速度处于很低的水平;主频范围在30~70 Hz之间,持续时间约为20~30 ms;能量主要分布在0~125 Hz,由两个两个主要区域组成,表明在液态CO_2爆破作用过程中高压流体产生两次不同峰值压力的爆炸冲击波。     

钻孔爆破炮孔孔壁压力计算模型

针对钻孔爆破数值模拟过程中炮孔孔壁压力取值较为复杂的问题,通过分析炸药爆轰过程以及爆破介质的破坏和运动过程,构建了孔壁压力的简化计算模型.该模型将爆破过程分为4个阶段:炸药爆轰炮孔升压、炮孔初步弹性膨胀、孔壁裂纹张开且气体流入、介质剥离抛掷且气体逸出.通过简化分析介质的爆破破坏过程,分别确定了各阶段的持续时间.通过简化分析爆炸气体体积的变化,并基于理想气体状态方程,分别确定了各阶段孔壁压力随时间变化的数学函数.通过现场实验结果对计算模型进行了验证,计算结果与实验结果吻合情况良好.该计算模型考虑了多种因素对爆破过程的影响,又未引入难以确定的系数,方便实际应用,可用于理论分析或数值模拟中爆破荷载的取值.     

液态CO_2多致裂管爆破同步性研究

现场进行爆破作业时,为提升爆破效果,往往布设多个钻孔,同时起爆。实际上,多致裂管起爆的时间差较大,同步性较难控制,直接影响爆破效果。本文中,提出一种提升液态CO_2多致裂管爆破同步性的方法,保持现有致裂管主体结构不变,将导爆管直接粘贴在防爆片上。通过开展致裂管爆破对比试验,对爆破全过程进行压力数据采集。经试验数据对比分析发现,原有致裂管内导爆管与防爆片分置在致裂管两端,导爆管点燃后,需通过致裂管内的液态CO_2传递压力,击破防爆片共需30~60 ms,优化后击破时间小于20 ms,可明显降低爆破时间的不确定性,这种条件下多管串、并联爆破更容易实现同步性。另外,通过开展对比试验研究,在其他条件不变的前提下,增大致裂管释放口面积20%,可有效增大总冲量值10%,提升爆破效果。     

径向不耦合装药爆破效果的数值研究

为了研究径向不耦合条件下爆破效果的影响因素,利用AUTODYN-2D对比不耦合系数、不耦合介质、炸药种类对爆破效果的影响规律。结果表明,与耦合装药相比,径向不耦合装药条件下炮孔压力明显降低。对比水介质和空气介质下的爆破效果可知,水介质不耦合条件下,炸药爆炸能量的传递效率更高。炮孔压力与炸药种类密切相关,TNT产生的炮孔压力最大,但作用时间较短,而ANFO和乳化炸药的作用时间较长。     

径向不耦合装药爆破效果的数值研究

为了研究径向不耦合条件下爆破效果的影响因素,利用AUTODYN-2D对比不耦合系数、不耦合介质、炸药种类对爆破效果的影响规律。结果表明,与耦合装药相比,径向不耦合装药条件下炮孔压力明显降低。对比水介质和空气介质下的爆破效果可知,水介质不耦合条件下,炸药爆炸能量的传递效率更高。炮孔压力与炸药种类密切相关,TNT产生的炮孔压力最大,但作用时间较短,而ANFO和乳化炸药的作用时间较长。     

岩石中爆炸应变波信号测试与分析

针对岩石爆破过程中爆炸应变波信号易失真、难测试的特点,建立了一套稳定可靠的超动态应变测试系统.实测了小药量耦合装药在岩石模型中爆炸产生的径向爆炸应变波信号,得到了装药爆炸应变波形的特点以及应变峰值与药包长径比、药量、相对距离的变化关系.试验结果表明:(1)岩石爆破过程中爆炸波综合作用时间约为10μs,表现出初始以压应力为主,持续的压、拉应力交替现象,爆炸加载应变率以104 s-1的数量级变化;(2)药包长径比和药量的变化对应变峰值变化幅度影响在爆源近距离处较大,在相对距离大于45后影响较小;(3)长径比大的药包的爆炸能量对介质作用较为分散,有利于提高炸药的能量利用率.     

爆破战斗部水中兵器爆炸威力评定方法研究

为确定爆破战斗部水中兵器爆炸威力评定方法,正确反映水中兵器作战性能和毁伤目标能力,基于某舰船缩比模型的海上爆炸试验,以标准TNT药球作为爆源,根据试验实测的冲击波压力数据和气泡脉动数据,分析对比目前爆破战斗部水中兵器爆炸威力评价的常用方法,即冲击波压力峰值推算法和战斗部爆炸相对能量评估方法,计算装药的TNT当量。结果表明:战斗部爆炸相对能量评估方法具有更高精度,可作为爆破战斗部水中兵器爆炸威力评定的通用方法。     

二氧化碳膨胀爆破一次性致裂管性能研究与应用

一次性致裂管是国内近几年出现的一种新型二氧化碳膨胀爆破器材,具有安全可控、施工便捷等特点。采用理论与试验相结合的方式对一次性二氧化碳膨胀爆破致裂管的性能进行系统研究,通过理论计算和水压试验方式得到ZWD89系列一次性致裂管的平均压力峰值为53.19 MPa,与理论计算值47.29 MPa误差为12.48%。采用压缩气体与水蒸气容器爆破能量公式计算得到单只ZWD89—1500型致裂管爆破能量相当于264.24 g TNT炸药爆炸产生的能量。现场振动测试得到两组工况在5 m处的爆破振动速度峰值为2.5032 cm/s,且爆破振动峰值基本呈现线性衰减趋势,证明二氧化碳膨胀爆破技术适用于苛刻环境下的爆破工程施工。通过频谱分析得到二氧化碳膨胀爆破主频主要分布在50 Hz以内,随着爆破孔数的增加,主频逐渐向低频区域靠拢,需要引起重视。     

水下爆破破冰爆炸冲击波传播规律数值分析

利用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟研究水下爆破破冰过程中爆炸冲击波压力的作用特征和传播规律,对比分析在冰体覆盖的相对封闭条件和常规水下爆炸时水中压力变化的差异性。研究表明:爆炸冲击波产生的水压力以炸药为中心向四周传播,对冰面破碎起主要作用,被扰动冰体主要发生振动折裂。炸药周围近区压力初始峰值大体上相同,爆源远区相差较大,冰盖的存在减弱了爆破能量的耗散。对于相同集中药包,入水深度直接影响爆破破冰效果。和常规水下爆炸相比,在冰体覆盖的相对封闭条件下水中峰值压力较小,衰减速度较慢。     

工程爆破药量计算的基本公式

利用炸药爆炸产生的巨大能量对周围介质做功,这个过程是十分复杂的。它涉及到炸药爆轰的瞬变过程和连续介质动力学的破坏机理。由于目前对于高速、高压的定量测试手段尚未完备,加上介质结构状态的复杂性,迄今为止在理论上对于“爆破”这一现象尚未能作出园满的解说,在定量计算上也还没有一个完全成熟的公式。     

液态CO2相变致裂破岩与炸药破岩综合对比分析

为了降低传统炸药爆破带来的危害,介绍了基于液态二氧化碳相变致裂爆破技术。在液态二氧化碳致裂现场试验和振动监测的基础上,对二氧化碳相变致裂与炸药爆破的破岩机理和引起的爆破振动进行了分析。此外,通过计算比较了两种破岩方式破碎单位体积岩石的气体生成量、气体成分及其对环境的影响。结果表明:液态二氧化碳相变致裂技术能有效提高能量的利用率,且能有效降低爆破震动。破碎单位体积岩石,液态二氧化碳相变致裂技术和传统岩石乳化炸药爆破生成的爆炸气体量分别为0.21 kg和0.202~0.217 kg。液态二氧化碳相变属于物理变化,爆破产物只含无毒的二氧化碳气体,传统岩石乳化炸药爆破属于化学变化,爆炸过程中生成大量CO、NO、NO2、NxOy和硫氧化合物等有毒有害气体。液态二氧化碳相变致裂破岩在环保和减灾方面具有明显的优越性,这为液态二氧化碳相变致裂技术在工程爆破中的推广提供了依据。     

水压爆破拆除钢筋混凝土隐蔽部

水压爆破是一种控制爆破技术，它可在不动用机械设备情况下，用水作为介质，把炸药的爆炸能传递给待拆构筑物，达到破碎的目的。本文介绍采用水压爆破拆除钢筋混凝土工事的设计与实施，爆破取得圆满成功。     

水压爆破拆除钢筋混凝土隐蔽部

水压爆破是一种控制爆破技术，它可在不动用机械设备情况下，用水作为介质，把炸药的爆炸能传递给待拆构筑物，达到破碎的目的。本文介绍采用水压爆破拆除钢筋混凝土工事的设计与实施，爆破取得圆满成功。     

轴向不耦合装药结构形式优化仿真研究

为了改变某隧道平导爆破效果差、爆炸能量利用率低的现状,采用ANSYS/LS-DYNA模拟不同轴向不耦合装药结构形式对爆破效果的影响,优化装药结构,以期达到增强爆破效果,降低粉尘量和岩石大块率的目的。合理的选择数值模拟中的材料模型和算法,是高效模拟分析轴向不耦合装药结构爆破的关键,因此采用ALE算法对孔口空气填塞不耦合,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合,孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合,孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合,孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合和孔口炮泥填塞与中、上部水介质间隔不耦合的装药结构进行数值模拟,并以爆炸应力波云图和最大拉应力来评价炸药爆破效果。数值模拟结果表明:水介质可以降低炮孔壁附近岩石的压力。装药长度1.25m时,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合装药结构较孔口空气填塞不耦合装药结构,能提高爆炸能量的利用率;孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合装药结构和孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合装药结构,爆炸能量利用率基本相同;孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合装药结构的炸药爆炸能量利用率较其余5种装药结构都大,能提高爆炸应力波对岩石的作用,使得爆炸应力波更加均匀作用于岩体,降低大块率产生。此数值模拟结果可为现场爆破方案设计与实施提供依据。     

时间步长对爆破模拟结果的影响研究

为提高LS-DYNA软件模拟工程爆破时的精度,从理论上改进了确定极限时间步长Δte的方法,结合已有的数据对本方法的合理性进行了验证,并通过实例探讨了时间步长Δt对爆破模拟结果的影响。研究表明:Δte仅与炸药的爆速、炸药最小单元的最小边长以及计算时间步长比例因子有关,在网格划分时,炸药单元不能取过小或过于狭长;Δt对土体中爆炸空腔半径形成的影响不大,而对压力峰值的影响显著,且具有一定的规律性;随着比例距离Z的增加,压力峰值误差呈现由小到大,再由大到小的趋势。当计算区域范围在Z0.5m·kg~(-1/3)时,Δt可取为1~3倍Δte;当Z≥0.5m·kg~(-1/3)时,时间步长Δt可适当放宽,取为3~5倍Δte。对于一般的爆破模拟,考虑到经济性,Δt取为1~3倍Δte即可满足大多数工程计算精度的要求。     

工业炸药水下爆炸能量估算

文中以梯恩梯水下爆炸冲击波参数为基础,根据能量相似原理推导出了工业炸药水下爆炸能量计算公式,分析了影响工业炸药水下爆炸能量的因素。按照国际炸药水下爆炸测试条件计算了几种典型工业炸药水下爆炸能量,并提出了在工程爆破中选择工业炸药的一种新方法。     

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。     

大孔径深孔含水爆破混装乳化炸药性能研究

大孔径深孔含水爆破中,混装乳化炸药受到来自炸药本身重压、回填渣的压力以及炮孔中水的侵蚀,炸药爆炸性能发生改变。为了分析压力及水对混装乳化炸药的影响规律,提出了一种新型乳化炸药抗压性试验方法,模拟了深孔爆破环境气泡敏化的混装乳化炸药的爆速随孔压变化规律:0.1、0.2 MPa下24 h内爆速较高,随着压力增加及加压时间的延长,爆速下降直至拒爆;同时,通过测试乳胶基质中硝酸铵的溶失值以及乳胶基质的溶胀厚度,分析了乳化剂、油相材料对其抗水稳定性的影响。结果表明:添加质量分数1%的基础油,Span80、高分子型乳化剂EPE-1添加质量比达到1:1后,溶失值及溶胀厚度较小;再增加EPE-1的含量,抗水性、稳定性基本不发生变化。提出了提高混装乳化炸药抗水稳定性的方法。