水下钻孔爆破的数值模拟

利用LS-DYNA对水下钻孔爆破岩石破碎过程进行了数值模拟,根据不同厚度水层覆盖条件下的爆破物理图像,结合岩石内3个单元的应力变化时程曲线,对起爆后10ms内岩石中的应力变化进行了分析;并根据岩石中裂隙的形成和发展情况,对爆破动载作用下水下岩石的破坏情况进行了相应的理论分析。模拟结果可应用于水下钻孔爆破的参数设计。     

不同水深条件下水下钻孔爆破破岩机理研究

为研究水下钻孔爆破中不同水深对爆炸冲击波和岩石破碎效应的影响,结合重庆万州长江公路大桥防撞设施水下基坑及基槽开挖工程,通过ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,得到不同水深条件下爆炸冲击波拉应力峰值。运用MATLAB软件对不同水深岩石破碎拉应力峰值与炮孔距离的关系进行非线性拟合,计算得到不同水深条件下不同炮孔距离的峰值拉应力理论值,进而获得不同水深条件下的爆破损伤区域。研究表明炸礁区岩石上覆30 m左右水深情况下,爆破损伤区域半径为1.5 m,对水下钻孔爆破工程实践提供了依据。     

柱状药包岩石中爆炸的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA3D对柱状药包在半无限岩石介质中爆炸情况进行了数值模拟,对柱状药包的爆炸在岩石内产生的应力变化进行了分析。给出了岩石弹性区内一点的应力变化时程曲线;并借助球形装药的经验公式对柱状装药的情况进行了分析比较,结果表明,应力波的峰值基本一致。该时程曲线可以用于多孔爆破计算。     

柱状药包岩石中爆炸的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA3D对柱状药包在半无限岩石介质中爆炸情况进行了数值模拟,对柱状药包的爆炸在岩石内产生的应力变化进行了分析。给出了岩石弹性区内一点的应力变化时程曲线;并借助球形装药的经验公式对柱状装药的情况进行了分析比较,结果表明,应力波的峰值基本一致。该时程曲线可以用于多孔爆破计算。     

深水岩石钻孔爆破连续与间隔装药爆破效果研究

基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破采用连续装药和间隔装药结构时,岩体内动态应力场的发展过程,对比分析了这两种装药结构对爆破效果的影响。结果表明:采用间隔装药并以水作为间隔填塞介质,水冲波的压力足以压碎岩石,这部分水介质相当于延长了装药的长度;相同装药量的前提下,采用间隔装药可以提高装药的高度,使应力场轴向分布更加均匀,从整体上改善了岩石破碎效果。因此,使用间隔装药可以降低单耗、节约成本,是一项值得在水下钻孔爆破中推广的技术。     

深水岩石钻孔爆破连续与间隔装药爆破效果研究

基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破采用连续装药和间隔装药结构时,岩体内动态应力场的发展过程,对比分析了这两种装药结构对爆破效果的影响。结果表明:采用间隔装药并以水作为间隔填塞介质,水冲波的压力足以压碎岩石,这部分水介质相当于延长了装药的长度;相同装药量的前提下,采用间隔装药可以提高装药的高度,使应力场轴向分布更加均匀,从整体上改善了岩石破碎效果。因此,使用间隔装药可以降低单耗、节约成本,是一项值得在水下钻孔爆破中推广的技术。     

深水岩石钻孔爆破连续与间隔装药爆破效果研究

基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破采用连续装药和间隔装药结构时,岩体内动态应力场的发展过程,对比分析了这两种装药结构对爆破效果的影响.结果表明:采用间隔装药并以水作为间隔填塞介质,水冲波的压力足以压碎岩石,这部分水介质相当于延长了装药的长度;相同装药量的前提下,采用间隔装药可以提高装药的高度,使应力场轴向分布更加均匀,从整体上改善了岩石破碎效果.因此,使用间隔装药可以降低单耗、节约成本,是一项值得在水下钻孔爆破中推广的技术.     

综采工作面过断层深孔预裂爆破技术应用研究

为解决辛安矿907工作面开切孔揭露坚硬全岩断层导致采煤机截割困难的问题，采用深孔预裂爆破理论，分析了爆炸荷载对断层的破坏作用，并设计了钻孔直径、钻孔深度、装药量、封孔长度和安全振动控制等爆破参数。运用LS-DYNA软件，开展断层爆破参数数值模拟，计算结果显示，炸药爆炸作用的有效范围约为7 m×22 m×2.7 m,在作用区域内应力叠加的作用下，产生远大于岩石的动态抗拉强度的应力，使岩体破碎。根据模拟结果优化爆破参数，并进行现场试验。试验效果表明，爆破后钻孔壁产生了不同长度和宽度的裂缝，形成了裂缝集中区域，基本达到了深孔预裂爆破破碎岩石的目的。采用深孔预裂爆破技术过断层有效地改善了采煤机作业环境，减少了50%的采煤机截齿消耗。     

CO2气爆水击波与地震波效应试验研究

在航道疏浚工程中对高于设计水底标高的水下礁石，多采用水下钻爆清礁工艺。而水下岩层通过钻爆清挖后仍有部分岩石未能完全清除并残留不规则，不稳定的水下浅点。实际施工中经常采用乳化炸药水下钻孔爆破或裸露爆破法清除这类孤石，裸爆相对于钻孔爆破，炸药与岩面的接触面小，炸药使用量大，会出现能量利用率低、炸药单耗高、噪音和水击波大，影响生态环境等问题。为了分析浅点爆破影响因素，进行现场监测研究，对比水下薄层岩石裸露爆破法和钻孔爆破法，在相同作用效果下，CO₂裸爆、钻孔CO₂气爆和钻孔乳化炸药爆破水击波和地震波数据。以防城港18#～22#泊位码头基槽、停泊地开挖、炸礁及清礁工程为例，根据岩层性质、岩层形态、被炸岩石顶部的水深和浅点厚度等制定药包排列和用药量方案。通过对比分析得出相同气瓶条件，CO₂裸爆水击波超压值是钻孔CO₂气爆的1.87～41.9倍。应用水下钻孔乳化炸药爆破是CO₂气爆水击波的7.9～18.7倍，产生的振动数值是后者的3～10倍。本文以解决实际工程问题为基本出发点，在研究水下爆...     

珊瑚礁灰岩水下钻孔爆破破裂特征试验研究

在海洋的开发建设过程中,往往涉及到水下珊瑚礁岩的爆破开挖.为研究珊瑚礁灰岩水下钻孔爆破的破裂特征,选用4种类型的珊瑚礁灰岩模拟了3种水深情况下的单孔爆破试验,分析了不同水深条件下礁灰岩试样炮孔附近的破坏、径向裂纹和块度分布.结果表明:礁灰岩炮孔周围破坏情况与岩石强度有关,珊瑚灰岩和珊瑚砾块灰岩试样炮孔周围观察不到明显的破坏现象,生物砂砾块灰岩炮孔周围表面能观察到明显的崩落;爆破后试件表观裂纹的数量和宽度会随着水压的增加而减少;天然裂隙的存在会导致爆炸应力波的传播路径和作用方式发生改变从而阻断裂隙的扩展;水下珊瑚砾屑灰岩爆破的大块率会随着水深的增加而增加,且块度分布符合swebrec分布函数.     

水介质不耦合装药爆破岩石破坏范围的研究和应用

根据水中爆炸理论和爆炸应力波理论,探讨了水介质不耦合装药爆破孔壁初始冲击压力和岩石内的动态应力分布,并以强度理论求算出了炮孔周围岩石中粉碎圈和裂隙圈的范围。在某立井掘进爆破中依据炮孔周围裂隙圈半径理论计算的结果进行掏槽炮孔布置参数设计,从工程实践上进一步验证了炮孔水介质不耦合装药爆破时岩石破坏作用范围理论分析的正确性。     

爆破振动作用下地下洞室临界振速的研究

利用波函数展开法,分析了爆破地震波与邻近圆形洞室的相互作用,推导了爆破地震波作用下圆形地下洞室围岩的应力和位移表达式,求出了爆破地震波频率不同和围岩性质不同时围岩周围的应力和振速分布.结合应力和振速分布及围岩的抗拉强度,得到了不同工况下围岩的临界破坏振速.     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

倾斜深孔爆破拆除船坞围堰

船坞围堰拆除爆破,通常采取水下炸礁与围堰分次爆破,以便可靠起爆、减少一次爆破炸药用量、降低爆破震动影响。本文介绍了将水下炸礁与围堰一次性用倾斜深孔爆破的工程实例,并采用一般的钻孔机械、普通爆破器材,安全成功地实施船坞围堰拆除爆破,对类似工程具有很好的参考价值。     

上海越江隧道临时干船坞拆除爆破测振与分析

利用控制爆破拆除了上海市外环线越江隧道临时干船坞的搅拌桩墙体。文中简介了爆破方案和起爆网路的设计。利用先进的一体化加速度记录系统对爆破震动进行了监测 ,并通过数值积分方法获取速度参数。在此基础上 ,对测试数据、振动速度的传播特性等进行比较详尽的分析。结果表明 ,此次爆破产生的振动速度频谱的主要频率为 2Hz左右 ,与上海地区四类场地土的卓越频率相近 ,与理论估计值吻合     

偏心不耦合装药对岩石损伤的试验研究

对露天边坡倾斜孔偏心不耦合装药光面爆破的边坡开挖壁面上按不同区域、不同岩石钻取岩芯,计算岩芯率,分析岩芯切片的微观损伤破坏规律,并在爆破孔旁侧钻孔测试声速并分析其规律.结果表明,偏心不耦合装药爆破引起边坡岩体损伤层厚度均达到1.5 m左右.还计算了水泥砂浆模型孔壁应力和模型侧面应变在孔壁不同方向的应力、应变峰值增大率.结果也表明,炸药紧贴孔壁的应力、应变峰值比其它方向高出5-10倍以上.实验结果为更合理地进行穿爆工作提供依据.     

柏杨湖大桥3~#桥台后沿陡坡危岩爆破排险

柏杨湖大桥3~#桥台后沿陡坡危岩塌落可能冲毁桥台,防碍桥梁延伸铺设,拖延工期,亟待解决。针对复杂的地质环境条件和严格的施工要求,基于爆破有害效应、爆破块度特征与孔网参数、装药结构、起爆顺序相干性等控制爆破理论,首先对柏杨湖大桥3#桥台后沿陡坡危岩爆破排险的有害效应,包括爆破飞石、大块滚石、爆渣、爆破振动等进行了控制分析,然后仅对导致危石的危险部分实施爆破,并采用不连续、不耦合装药结构,实行逐排延时松动爆破,一次延时起爆危岩,避免了危石直接塌落,达到了预期的爆破效果,成功解危。     

城区台阶爆破工程的飞石控制

在城区进行小台阶爆破,必须把爆破飞石控制在一定的范围之内。为此,根据爆破破岩理论和现场调研,分析了飞石产生的原因,讨论了飞石的类型。以两个实际爆破工程为例,介绍了针对具体情况所采取的飞石防范措施。实践证明,只要措施得当,飞石是可以控制的。     

城区台阶爆破工程的飞石控制

在城区进行小台阶爆破,必须把爆破飞石控制在一定的范围之内。为此,根据爆破破岩理论和现场调研,分析了飞石产生的原因,讨论了飞石的类型。以两个实际爆破工程为例,介绍了针对具体情况所采取的飞石防范措施。实践证明,只要措施得当,飞石是可以控制的。