大爆破对水工圆形隧洞影响的动态光弹性实验研究

论证了大爆破对水工隧洞的作用与影响，该问题可近似按弹性平面应变问题处理分析，在此简化前提下，进行了动态光弹性模型实验研究。文中介绍了该研究的试验方法与技术特点；得出在爆炸荷载作用下全过程模型动态应力等色线条纹图，揭示与解说了隧洞的爆炸动态响应应力变化过程；求得模型隧洞拱顶最大拉应力条纹整级数Ｎ_（ｍａｘ）与隧洞直径Ｄ对隧洞至爆源距离Ｒ的比值（即Ｄ／Ｒ）之间的关系，根据试验资料与模拟相似关系，给出了爆炸条件下估算圆形隧洞最大爆炸拉应力的经验表达式，该式可供工程应用与理论分析参考。     

钻孔爆破中环向裂纹形成机理的研究

通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法 ,得到了内爆炸荷载作用下柱形空腔周围弹性岩体介质中的动应力场。研究了爆炸载荷动态卸载对介质中应力分布的影响 ,发现爆炸荷载卸载过程中柱形空腔周围径向应力会由压转拉 ,该径向拉应力导致了钻孔爆破中环向裂纹的形成。此外 ,利用动态卸载效应理论对爆破工程实践中观察到的一些现象作了合理的解释     

钻孔爆破中环向裂纹形成机理的研究

通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法 ,得到了内爆炸荷载作用下柱形空腔周围弹性岩体介质中的动应力场。研究了爆炸载荷动态卸载对介质中应力分布的影响 ,发现爆炸荷载卸载过程中柱形空腔周围径向应力会由压转拉 ,该径向拉应力导致了钻孔爆破中环向裂纹的形成。此外 ,利用动态卸载效应理论对爆破工程实践中观察到的一些现象作了合理的解释     

条形药包爆爆应力场试验研究

应用动态光弹性模型测试方法研究了条形药包的爆炸应力分布特性，研究结果表明，起爆方式和位置影着条形药包爆炸应力场的分布形太，并首次成功地记录了条形药包瞬间爆炸应力场的动光动条纹，得到了理想应力场的分布形态。     

水下爆炸作用下金属材料动态失效判据

该文章对某金属材料制成的圆筒形试件进行水下近距爆炸试验,得到了水下近距爆炸条件下材料的动态断裂应变,结合能量方法,给出了水下近距爆炸时材料的动态屈服强度,并和静态拉伸试验及霍普金森拉杆试验（SHTB）结果对比,比较了屈服强度、极限拉伸应变和能量吸收率等参数,并探讨了SHTB试验所得失效判据在水下爆炸对某金属材料制成的圆筒形试件进行水下近距爆炸试验,得到水下近距爆炸条件下材料的动态断裂应变,结合能量方法,给出水下近距爆炸时材料的动态屈服强度,并和静态拉伸试验及霍普金森拉杆试验（SHTB）结果对比,比较屈服强度、极限拉伸应变和能量吸收率等参数,并探讨SHTB试验所得失效判据在水下爆炸条件下的适用性。对比材料失效判据常规研究方法和水下爆炸实际效果,对于船体及其模型的结构抗爆设计和评估具有参考价值。条件下的适用性。该文章创新的对比了材料失效判据常规研究方法和水下爆炸实际效果,对于船体及其模型的结构抗爆设计和评估具有参考价值。     

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.     

爆炸荷载下缺陷介质裂纹扩展规律数值分析研究

利用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,同时借助ABAQUS有限元分析中内聚力模型数值计算方法,研究了爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展规律,并将试验结果与数值计算结果进行了对比。研究表明:在爆炸应力波作用下预制缺陷两端产生了两条翼裂纹A、B,扩展长度基本相同,方向垂直于预制缺陷。两条翼裂纹的扩展基本是对称的,只是在尾端发生轻微翘曲;翼裂纹扩展速度先增大至峰值又振荡减小,之后又增大至第二个较小的峰值,然后又减小,这种变化趋势和裂纹尖端应力强度因子KⅠ保持一致;扩展角β为85°时,计算结果较为接近试验,内聚力模型为动态裂纹扩展的研究提供了一种有效的方法。     

应力波效应对爆炸作用下RC桥损伤特性的影响

为了研究RC桥梁抗爆性能,分析了应力波传播的基本原理,采用AUTODYN软件建立了有限元计算模型,验证了计算方法的有效性,对空中爆炸作用下方形空心RC桥动态响应进行数值仿真,分析了方形截面RC桥应力波的传递路径和不同位置的损伤特点.得到以下结论:爆炸作用下RC桥损伤特性受应力波效应影响明显,且主要为自由面反射引起的拉应力;梁体上缘下表面损伤最为严重,须重点防护;梁体两缘上部形成“耳状”损伤;梁体下缘上表面中部出现明显损伤.     

金属板料高速率拉伸试验及其硬化模型的综述

针对金属板料的动态试验,回顾了高应变速率下弹性杆与液压伺服型单轴试验的方法,介绍了高应变速率下双轴拉伸试验:动态液压胀形试验与动态十字形试件双拉试验。最后,根据不同应变速率下流动应力曲线的四大类型,总结了相应的率相关硬化模型。     

爆炸载荷下边界锐V型切口尖端裂纹扩展行为

为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究.研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹扩展速度、加速度和切口端部动态应力强度因子随时间是波动变化的.扩展速度最大值达到210m/s,裂...     

断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据

针对隧道爆破开挖穿越断层破碎带时,围岩松散、破碎,易造成隧道结构失稳的问题。以龙南隧道爆破施工为工程背景,依据现场爆破振动测试结果,建立ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模型,研究了断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性,提出了以应力为控制标准的振速安全判据。结果表明:隧道拱脚处振速衰减最快,破碎带内隧道各部位振速衰减幅度普遍大于相邻围岩段;隧道二衬剪应力峰值位于拱顶处,拉应力峰值位于拱脚处;结合应力与振速关系,建立基于二衬极限强度的爆破振动安全判据,分析得到隧道衬砌在断层带影响下更容易失稳,在龙南隧道爆破条件下衬砌爆破安全振速为10 cm/s,爆破施工单段最大药量为23.89 kg。     

上穿输水隧洞公路隧道爆破开挖安全控制研究

针对某小净距近接公路隧道上穿既有输水隧洞的空间位置关系,结合萨道夫斯基公式,对隧道的爆破开挖方案进行优化,并利用Midas GTS数值模拟方法建立计算模型,分析不同开挖区段三种工况下爆破振动对输水隧洞结构安全的影响。研究结果表明:各工况最大振速是由隧道下台阶爆破导致的,为4.33 cm/s,小于根据《爆破安全规程》确定的输水隧洞7 cm/s的最大振速;而最大拉应力及最大压应力分别是0.75 MPa和1.51 MPa,均出现在下台阶爆破施工时,分别小于C25混凝土的设计强度值。通过现场实测得到的最大振速为3.428 cm/s。由此可知,根据设计的爆破开挖方案施工不会影响输水隧洞的安全稳定。     

悬臂施工连续梁桥顶板预应力束平弯段径向力效应

平面杆系模型无法考虑预应力束平弯效应的影响,三维实体模型的建立又过于复杂。针对此问题,该文以悬臂施工连续箱梁顶板为研究对象,推导了顶板中轴线处平弯束径向力效应引起的拉应力的弹性力学解。基于拉应力最大值往往是设计控制点,提出了等效宽度的概念,对弹性力学解进行进一步简化。最后,借助ANSYS软件进行算例验证。结果表明,随着平弯半径的增大,曲率逐渐减小,级数解推导过程中由平弯束“以直代曲”造成的误差逐渐减小,增加修正项以考虑平弯束斜率改变的影响后,数值解与公式解趋于一致,即简化后的公式是行之有效的。     

近距侧爆情况下马蹄形隧道动态响应特点的研究

本文在数据模拟和动光弹试验研究的基础上，对马蹄形隧道在邻近爆破作用下的动态响应特点进行了分析，并在综合考虑入射应力滤波长，隧道直径、爆源与隧道的相对距离的基础上，提出了隧道迎爆一侧的动应力集中因子的近 确定方法，为今后邻近隧道施工安全提供了有益的参考。     

爆破开采扰动对巷道围岩稳定性影响的模拟研究

以某金矿Ⅶ号矿体-498m水平开采工作面为研究对象,采用有限元数值仿真分析方法研究了该矿爆破开采扰动对巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明:受开挖扰动的影响,巷道顶板的最大主应力减小较为明显。在工作面推进过程中,巷道周边岩体向开挖空间内移动,采掘横巷顶部的位移场沿工作面呈现心型分布,且在采掘横巷与水平沿脉巷交汇处出现的最大位移为6.31mm。随着工作面的推进,采掘横巷围岩的垂直位移呈现增大的趋势,当巷道掘进工作面推进3m以内时,其采掘横巷顶板的垂直位移变化较大,最大增大了60.13%;当巷道掘进工作面推进距离超过3m时,顶板的顶部垂直位移变化不明显,而水平沿脉巷道各监测断面的围岩垂直位移趋于稳定;当工作面推进20m后,可认为开挖对水平巷道围岩的垂直位移没有影响。巷道围岩主要表现为剪切破坏,且巷道临空位置顶板和底板主要表现为拉伸破坏和拉剪复合破坏。     

基于变直径掏槽孔爆破的数值模拟

在中小断面的巷道爆破开挖中,因岩石的夹制作用、断面狭窄等因素影响了巷道的爆破效果和限制了掘进进尺,导致工作效率低下,工程成本较高。为此提出了基于变直径掏槽孔爆破技术,利用AUTODYN程序建立了二维数值模型,通过二维数值模拟使爆破过程动力计算精细化,得出了不同规格变直径掏槽孔的爆破应力传播规律、岩石表面单元应力变化特点和变直径孔对岩石内部的爆炸能量具有约束能力的结论,验证了对变直径掏槽孔的爆破作用机理分析的正确性。并通过比较分析认为,底部直径越大、上部直径越小的变直径掏槽孔对岩石的破碎效果越好。     

基于变直径掏槽孔爆破的数值模拟

在中小断面的巷道爆破开挖中,因岩石的夹制作用、断面狭窄等因素影响了巷道的爆破效果和限制了掘进进尺,导致工作效率低下,工程成本较高。为此提出了基于变直径掏槽孔爆破技术,利用AUTODYN程序建立了二维数值模型,通过二维数值模拟使爆破过程动力计算精细化,得出了不同规格变直径掏槽孔的爆破应力传播规律、岩石表面单元应力变化特点和变直径孔对岩石内部的爆炸能量具有约束能力的结论,验证了对变直径掏槽孔的爆破作用机理分析的正确性。并通过比较分析认为,底部直径越大、上部直径越小的变直径掏槽孔对岩石的破碎效果越好。