爆破振动在混凝土与软土结构中传播差异性研究

研究内容是爆破振动在不同介质中的传播差异性。从理论角度对比研究了爆破振动在混凝土和软土中传播的主要特点及造成二者差异性的主要原因;指出混凝土介质中爆破振动速度主要分布在平面法线方向,软土介质中爆破振动速度主要分布在其平面上;并结合工程监测实践对分析结果作了进一步分析验证。本文结论对监测不同介质中的振动速度具有一定指导意义。     

地下工程喷射混凝土爆破振动安全标准研究

根据一维波动理论,通过分析应力波在不同介质中反射和透射的过程,研究了爆破振动应力波对巷道围岩和喷射混凝土的破坏作用。结果表明,在爆破振动应力波的作用下,对于坚硬岩体,支护结构的破坏主要由喷射混凝土的抗拉强度所决定;而对于软岩体,支护结构的破坏则主要由喷射混凝土与围岩的交界面的抗拉强度所决定。同时,通过研究爆破振动在围岩中的传播规律,得到了掘进爆破工程中喷射混凝土支护的安全距离,为地下掘进爆破工程施工以及喷射混凝土初期支护的设计提供了一定参考。     

地下工程喷射混凝土爆破振动安全标准研究

根据一维波动理论,通过分析应力波在不同介质中反射和透射的过程,研究了爆破振动应力波对巷道围岩和喷射混凝土的破坏作用.结果表明,在爆破振动应力波的作用下,对于坚硬岩体,支护结构的破坏主要由喷射混凝土的抗拉强度所决定;而对于软岩体,支护结构的破坏则主要由喷射混凝土与围岩的交界面的抗拉强度所决定.同时,通过研究爆破振动在围岩中的传播规律,得到了掘进爆破工程中喷射混凝土支护的安全距离,为地下掘进爆破工程施工以及喷射混凝土初期支护的设计提供了一定参考.     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0～20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0~20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

高地应力断裂破碎隧道爆破开挖振动效应

为确定关角隧道高地应力断裂破碎带地层的爆破地震波传播规律及其对邻近围岩(混凝土衬砌)的影响,对隧道开挖中的爆破振动进行了监测。通过现场测试数据回归分析,得到了该地层爆破地震波的传播规律。在此基础上,提出了断裂破碎带地层爆破振动速度的安全控制标准及减少振动危害的措施。     

高地应力断裂破碎隧道爆破开挖振动效应

为确定关角隧道高地应力断裂破碎带地层的爆破地震波传播规律及其对邻近围岩(混凝土衬砌)的影响,对隧道开挖中的爆破振动进行了监测。通过现场测试数据回归分析,得到了该地层爆破地震波的传播规律。在此基础上,提出了断裂破碎带地层爆破振动速度的安全控制标准及减少振动危害的措施。     

节理岩体边坡爆破振动衰减特征分析

遵义市南部新区新龙快线项目中,岩体节理裂隙较为发育,岩层产状为缓倾斜,倾角约20°,边坡的走向和结构面走向夹角较小。爆破施工时,在上覆岩体重力荷载和爆破振动荷载的共同作用下,边坡稳定性难以得到保证。为研究节理岩体边坡爆破振动速度传播规律,进而采取合理的控制措施,通过对边坡爆破振动进行监测,分析边坡爆破振动衰减特征,得到不同装药量和爆心距时爆破振动在边坡上的传播规律。研究结果表明:装药量越大,距离越小,振速衰减速度越大;振速高程放大效应效果与装药量密切相关。对监测结果进行回归分析与预测,结合研究结果最后提出合理措施。     

深孔间隔装药爆破对不同孔壁介质的影响

数值模拟研究了岩石、混凝土和土三种不同孔壁介质深孔间隔装药爆破时的扩孔特征、压力场、应力场、速度场和能量分布及传播衰减规律,还分析了间隔介质(空气和水)和起爆方式等对孔壁介质中冲击波传播规律的影响。研究表明:由于岩石、混凝土和土三种孔壁介质的波阻抗和可压缩性不同,导致爆破后分别形成"狼牙棒"型、"纺锤"型和"圆柱"型三种爆腔。与岩石和混凝土相比,在土体中的扩孔宽度分别提高约60%和约45%,土能缓解孔壁压力和等效应力、降低爆破振动效应、减缓爆炸冲击波的衰减速度和提高能量利用率,而在岩石和混凝土介质中,上述效果的差异性不太明显。与水间隔装药相比,在岩石和混凝土孔壁介质中采用空气间隔装药结构能降低约7%的孔壁压力。在岩石和混凝土孔壁介质中,采用底部起爆方式能够提高炸药的能量利用率,中部起爆方式能够减缓爆破振动效应,而在土体中并不明显。     

深孔间隔装药爆破对不同孔壁介质的影响

数值模拟研究了岩石、混凝土和土三种不同孔壁介质深孔间隔装药爆破时的扩孔特征、压力场、应力场、速度场和能量分布及传播衰减规律,还分析了间隔介质(空气和水)和起爆方式等对孔壁介质中冲击波传播规律的影响。研究表明:由于岩石、混凝土和土三种孔壁介质的波阻抗和可压缩性不同,导致爆破后分别形成"狼牙棒"型、"纺锤"型和"圆柱"型三种爆腔。与岩石和混凝土相比,在土体中的扩孔宽度分别提高约60%和约45%,土能缓解孔壁压力和等效应力、降低爆破振动效应、减缓爆炸冲击波的衰减速度和提高能量利用率,而在岩石和混凝土介质中,上述效果的差异性不太明显。与水间隔装药相比,在岩石和混凝土孔壁介质中采用空气间隔装药结构能降低约7%的孔壁压力。在岩石和混凝土孔壁介质中,采用底部起爆方式能够提高炸药的能量利用率,中部起爆方式能够减缓爆破振动效应,而在土体中并不明显。     

超早期混凝土爆破安全振动速度的讨论

在已有的超早期混凝土爆破震动作用下的安全振速试验的基础上,根据混凝土的微观结构、混凝土的水泥水化过程及强度发展规律,分析了超早期混凝土的安全质点振动速度。结果表明:超早期混凝土受到轻微的振动损伤时产生的微裂隙由于水泥水化的继续进行能够愈合,超早期混凝土的安全振动速度在3.0cm/s以上,具有一定的抗爆破震动能力。     

超早期混凝土爆破安全振动速度的讨论

在已有的超早期混凝土爆破震动作用下的安全振速试验的基础上,根据混凝土的微观结构、混凝土的水泥水化过程及强度发展规律,分析了超早期混凝土的安全质点振动速度。结果表明:超早期混凝土受到轻微的振动损伤时产生的微裂隙由于水泥水化的继续进行能够愈合,超早期混凝土的安全振动速度在3.0cm/s以上,具有一定的抗爆破震动能力。     

地下巷道在爆破振动作用下的动态响应特征研究

为了研究地下巷道在爆破振动作用下的响应特征,以某露天铁矿转地下爆破开挖为研究背景,在地下巷道确定监测位置,结合爆破振动理论建立爆破振动衰减数学模型。为弥补试验方案不足,利用FLAC 3D软件建立地下巷道概念模型,分析地下巷道在爆破振动作用下的速度、位移的变化特征,并与现场试验进行对比。结果表明:当爆心距小于50 m时,水平径向峰值振动速度衰减变化率达到53.63%,而水平切向、竖直方向峰值振动速度衰减变化率分别达到53.07%和47.02%。通过对爆破时地下巷道的数值模拟分析可知,爆破振动速度变化主要集中在巷道的顶板及底板,而巷道竖直位移呈现先逐渐变大、后趋于平稳的状态,处于巷道安全允许范围之内。     

180 m烟囱爆破拆除减振技术与振动分析

在南京热电厂180 m钢筋混凝土烟囱爆破拆除时,根据振动速度控制要求采取了减振沟、减振堤坝等措施;并对爆破振动进行了测试,对爆破效果和触地振动进行了分析,对类似电厂烟囱爆破拆除提供了参考.     

爆破振动对新浇筑混凝土强度的影响

为了分析爆破振动对新浇混凝土的影响,分别在混凝土模型浇筑后3、5、7、9、11 h进行爆破振动,通过声速仪对爆破前后混凝土的声速变化进行测量记录,同时在混凝土表面不同位置安装振动传感器用于测量振动幅值。结果表明:在爆源参数保持不变情况下,同一测点上的振动峰值随着凝固时间增加逐渐变大,说明混凝土在强度增长初期对爆破振动响应比较弱,随着水化反应进行,混凝土强度逐渐增长,其对爆破振动响应逐渐增强。另外,对于新浇筑混凝土,其内部有大量未水化水泥,即使在爆破振动作用下造成轻微的损伤,也能够完全愈合,而不影响后期强度,甚至强度因振捣作用有所提高,但也容易出现骨料下沉,导致底部强度高于上部。上述结果可为新浇混凝土在爆破振动下的安全标准提供参考。     

武汉市二七沿江商务区楼房爆破拆除塌落振动分析

为了分析高层建(构)筑物爆破拆除时塌落造成的地面振动的特征及对周边建筑物的影响大小,对武汉市二七沿江商务区19栋楼房爆破拆除中的地面振动进行了测量,并对监测点实测的数据爆破与塌落振动速度、卓越频率、傅里叶谱及反应谱特性进行分析。结果表明:高层建筑物爆破拆除中塌落振动比爆破振动影响更大,频率更低;1#楼周边为已拆除废弃空旷场地、减振措施较少,塌落振动水平分量高于竖向分量;常用的塌落振动估算公式可以更好地描述竖向振动分量,而无法描述本次幅值更大的水平分量;持续时间随距离的增加而变长;反应谱在高频段高于设计谱,但由于周边无建筑物,不会造成危害。     

浅埋隧洞爆破施工引起的振动效应

为了减少隧道爆破施工产生的振动危害的影响,对临沂城30万t供水工程隧洞爆破施工产生的振动效应进行了研究。采用量纲分析法推导出考虑高程的爆破振动速度计算公式,并结合实测数据研究了爆破振动的高程放大效应;采用数值模拟的方法研究了爆破振动空洞效应。研究结果表明:垂直向存在爆破振动速度高程放大效应,需重点监测和控制;振速放大系数随着距爆源水平距离的增大呈现先增大后减小的趋势;随着浅埋隧洞埋深的不断增大,地表振速放大系数逐渐变小;对于地表振速放大系数,总体上,垂直向略大于水平向。