含软弱夹层岩体爆破的夹层土运动特征试验研究

 以单孔台阶爆破为原型,进行含软弱夹层的混凝土模型爆破试验,利用高速摄像观测爆破过程中夹层土的运动状态,分析不同炮孔装药量、夹层土含水率和最小抵抗线条件下夹层土的运动特征及其变化规律。研究结果表明,利用高速摄影可以清晰地观测到距炮孔中心2～4 cm之后的夹层土的运动影像,从而证实爆破对紧邻炮孔的软弱夹层的推移作用;模型爆破时夹层土的最大运动速度可达450 m/s,并随着与爆心距离的增大,夹层土的运动速度大致呈线性降低,其降低幅度主要受夹层土含水率和炮孔装药量的影响;距炮孔相同距离处的夹层土运动速度和运动的最大距离均随装药量、含水率、最小抵抗线的增加而增大,且装药量对夹层土的最终推移距离起着主要作用。     

水平层状围岩隧道光面爆破效果分析

水平层状围岩中进行钻爆施工,层间存在软弱夹层,光面爆破效果较差,难以形成设计要求的拱形轮廓,渣堆中大块率高,超、欠挖现象严重。实践证明节理、软弱夹层在很大程度上影响了爆炸应力波以及爆生气体对岩石的作用,使光面爆破抵抗线以及岩石裂纹扩展方向发生变化,从而产生不规整的爆破轮廓线。本文从炸药破岩机理以及应力波通过节理、夹层传播规律来分析产生超、欠挖现象的原因,总结出一些有益的结论,以指导实际的施工。     

爆破作用下层状盐穴难溶夹层垮塌效应解析分析

层状盐穴储库难溶夹层在自然条件下的垮塌具有不可控性,给水溶建腔和储库运营带来了诸多安全隐患,通过控制爆破可以促使难溶夹层可控垮塌,加快建腔速度。为分析难溶夹层的垮塌效应,在弹性力学理论基础上,分别建立夹层中间和板面装药2种情况的力学简化计算模型,推导难溶夹层板在爆破作用下的应力分量表达式。同时对爆破作用下夹层垮塌效应进行分析,根据材料的强度破坏准则,得到2种装药情况下夹层破坏的范围。针对某工程实例,应用推导的公式对爆破作用下夹层垮塌进行理论计算分析,结果表明:夹层中间装药时,不耦合系数从1.0变化到2.0,粉碎区半径为2~4倍钻孔半径,破裂区半径为6~9倍钻孔半径;夹层板面装药时,夹层下部的破坏范围比上部大,且夹层上边缘会发生受拉破坏。     

含软弱夹层岩质边坡在爆破地震波下的试验研究

为探求地质工程中爆破地震波作用下含软弱夹层边坡的动力响应特性,设计由混凝土基座和边坡模型组成的物理模拟试验,采用雷管和乳化炸药施加爆破地震波,开展考虑爆破孔位置和炸药量影响的多次爆破试验。首先,对速度、加速度响应分别进行快速傅里叶变换(FFT)、希尔伯特—黄变换(HHT),两者的频谱结果均表明符合爆破地震波的特征;然后,对各次爆破地震波下边坡顶部的三个方向速度响应进行对比分析,表明相似的爆破条件下将产生相似的速度响应。针对两个方向的加速度响应,将边坡模型简化为平面应变模型,对比硬岩层、软岩层之间峰值加速度矢量沿竖直和水平方向的差异性;结果表明,软弱夹层具有“吸能”和“减震”效应,软弱夹层之上的硬层具有“放大”效应,并通过定义峰值加速度影响系数来量化加速度响应的差异性。最后,构建爆破地震波作用下含软弱夹层边坡的宏观受力模型,分析边坡在爆破地震波作用下的滑动机理。试验结果不仅为天然地震触发滑坡的机理做出更加合理的力学解释,而且为爆破作业矿区的斜坡或边坡在爆破地震波作用下的稳定性评价和治理工作等提供一定的试验参考和技术依据。     

基于小波变换的时-能分布确定微差爆破的实际延迟时间

在微差爆破工程中，由于所使用的普通延期雷管存在延期误差，设计或选择的延期微差时间往往与实际的有较大出入，影响了微差爆破的效果。确定微差爆破的实际微差延迟时间对优化微差爆破效果、降低爆破地震效应具有重要意义。基于小波变换的时-能密度法具有突出被分析信号能量突变的特点，通过分析监测到的爆破振动信号不同频带的能量随时间的分布情况，能有效地识别出微差爆破中各段雷管的起爆时刻，进而可以确定爆破中所用雷管的实际延期时间，较好地解决上述问题。以某地下工程的微差爆破振动信号进行时-能密度分析为例，对本方法的有效性作了检验。本方法亦可用于分析爆破振动信号在传播过程中能量随时间的衰减规律，对综合研究爆破机理和爆破地震波有指导意义。     

高层隔震建筑的隔震系统影响因素分析

结合工程实例，从隔震系统的阻尼及水平刚度等夹层橡胶垫的特性方面对高层隔震建筑的影响进行了阐述，分析比较了夹层橡胶垫的特性对高层隔震建筑与多层隔震建筑不同的影响效果，最终达到较好的隔震效果。     

地应力作用下不同掏槽孔角度爆破效果分析

为探究地应力作用下掏槽孔角度对掏槽爆破效果的影响，以贵阳市轨道交通S1线一期工程为背景，设置了多种地应力工况及不同掏槽孔角度，通过数值模拟方法对掏槽孔爆破过程进行模拟，分析了地应力及角度对掏槽爆破的影响。结果表明：地应力为抑制岩体破碎及槽腔成形，在水平应力不变前提下，垂直应力越大，抑制效果越显著；掏槽孔角度增加会扩大掏槽孔损伤面积，但角度过大会导致垂直炮孔的应力过小而影响爆破效果，当掏槽孔角度为60°时爆破效果最好。     

应用光面爆破技术提高隧道开挖质量

介绍南坪隧道出口段开挖施工中应用光面爆破技术所涉爆破器材，爆破参数，掏槽方法，炮眼布置的选用和取值，以及实施光面爆破设计时针对不同的围岩状况和爆破效果对掏槽方法和相关参数的调整情况。并阐述了光面爆破技术应用重点。指出技术人员必须职累各种不同情况下不同岩体结构所采用的各项爆破参数，并运用数理统计方法，从理论上加以分析归纳总结，才能为更好地推广应用光面爆破技术奠定基础。     

起爆位置不同对聚能水压光面爆破效果的影响

在隧道爆破工程中,爆破方式及技术的改进对爆破效果有着重要的影响,针对聚能水压光面爆破中起爆位置的不同对爆破效果的影响进行研究,官田隧道为背景,通过现场试验、理论分析、并结合现场施工经验对炮孔中不同起爆位置对爆破效果的影响进行研究,主要得出以下结论:(1)起爆点位置对爆炸应力波的传播及作用方式有着重要影响,起爆位置在炮孔底部时,爆破产生的应力波向孔口方向传播,爆轰波在孔底反射回去,因此更利于应力波的有效利用;(2)水压聚能爆破孔底起爆方式,爆生气体不易泄露,可有效作用于水袋,从而达到"水楔""气楔"效果作用于孔底岩石,从而提高爆破效果,增加炮孔的利用率;(3)孔底起爆方式可以让施工速度大幅提高、节约材料,能有效降低施工成本,缩短工期,说明该理论对工程具有指导意义.     

江口电站石方的爆破

本文总结了江口电站石方爆破施工中，如何根据地形地质条件及开挖要求选择不同的爆破方式，并针对不同的爆破方式，介绍了爆破施工的孔网参数设计，计算及爆后效果，对爆破中出现的问题进行了分析，并结合施工实践提出了一些建议。     

爆破对岩体基本质量的影响及试验研究

通过分析爆破对围岩质量的影响因素 ,基于岩体基本质量指标BQ的计算公式 ,得到了爆破对岩体基本质量指标影响的修正系数表达式 ,在实验室和现场试验的基础上 ,分析了爆破对岩体基本质量的影响规律及影响程度     

岩土介质爆炸挤压特性分析

根据对岩土介质中条形装药爆破挤压机理的分析，建立了爆炸挤压弹塑性模型。利用鲍姆状态方程和质量守恒定律，给出了爆炸挤压系数计算公式。以3种介质、2种炸药进行计算分析，结论表明：介质的挤压特性取决于介质密度、强度以及炸药的爆速、密度，它们之间的影响是非线性的。     

中深孔爆破分层装药分层填塞研究

以两个装药层为例阐述中深孔爆破中分层装药分层填塞的基本原理以及炸药单耗对分层装药结构和爆岩块度的影响,并借助爆炸应力波理论和爆生气体膨胀理论分析合理进行分层装药分层填塞对于中深孔控制松动爆破爆炸效果的影响。分层装药分层填塞技术在大窑湾二期工程采场的实际应用表明:进行合理的分层填塞分层装药能够改善装药结构、提高炸药能量利用率、获得理想的破碎块度,同时也表明中深孔爆破中分层填塞应充分考虑各层炸药单耗这一原则应用的合理性。此原则对药包布置、改善能量分布、优化爆破设计、提高爆破质量有一定的指导意义。     

爆破损伤岩石力学特性的试验研究

在不同的爆破条件下,在大理岩中进行了模拟爆破实验。在对爆破损伤岩石的力学特性进行实验研究的基础上,得到了在不同爆点距离和爆破条件下,爆破对岩石损伤作用的一些规律,并应用岩石弹脆性细观损伤模型,对爆破损伤岩石的细观裂纹扩展规律及其损伤特性进行了分析。     

《爆破安全规程》(GB 6722—2014)边坡岩体爆破振动速度安全允许值的理论探讨

开挖爆破诱发的地震波对岩质边坡有显著影响,我国《爆破安全规程》(GB 6722—2014)给出了边坡岩体的爆破振动速度允许值,但未明确说明取值的理论依据。为此,分析露天开挖爆破条件下邻近边坡岩体的附加动应力和质点振动速度场分布特征,推导以坡表质点振动速度表征的岩体附加动应力表达式。以边坡岩体不发生剪切和张拉破坏为控制要求,考虑边坡岩体分级特征和坡体结构特征,提出基于简单边坡模型的浅层岩体的爆破振动速度允许值。分析表明,岩体强度、边坡坡度、滑动面深度和地震波频率等均对边坡岩体的允许振动速度存在显著影响。其次,无剪切破坏条件下计算的爆破振动速度允许值与《爆破安全规程》(GB 6722—2014)的控制标准在量级上较接近,而无张拉破坏时各级岩体的爆破振动速度允许值差别不大,《爆破安全规程》(GB 6722—2014)中岩质边坡爆破振动控制标准应在理论分析和工程实践基础上进一步细化。     

爆破循环对围岩松动圈的影响

基于松动圈的现场测试结果,研究声波波速沿孔深的变化规律以及爆破施工对于松动圈的影响。结果表明,波速沿径向逐渐增大,经历一个波峰后又逐渐降低,最后趋于稳定。每一循环进尺,测区中都存在强化和弱化区域,分布比较复杂,与爆破前松动圈的大小以及爆破效果密切相关。而爆破循环的累积影响效应表明,弱化带位于裂隙区,其损伤是纵波和横波共同作用的结果;强化带位于应力集中区,主要得益于爆破的震实效应以及碎胀力的挤压。当测孔离掌子面达到一定距离之后,波速虽有小幅的调整但不影响松动圈的形状,应力集中区不会产生偏移,据此得出松动圈测定的原则和时机。沿着隧洞轴线方向,当测点离掌子面一定距离之后,波速趋于稳定,据此给出爆破施工影响范围的确定方法。爆破循环对于围岩松动圈影响范围的确定,可为软岩隧洞的围岩支护以及硬岩隧洞岩爆的防治提供依据。     

悬索桥锚碇隧道爆破开挖的围岩累积振动效应研究

 结合矮寨悬索桥锚碇隧道的爆破施工,通过围岩的声波测试得到围岩损伤度和松动圈范围在不同等级的爆破冲击荷载作用下的发育规律,探讨围岩累积损伤程度和振动速度之间的对应关系,以及引起岩体损伤度累计效应的阈值,较为完整地描述了爆破冲击荷载作用下围岩损伤度和松动圈的发展过程。在此基础上得出合理的爆破振动速度的控制指标。结果表明：锚碇隧道的爆破施工不但要控制单次爆破对围岩的扰动,更重要的是,应考虑围岩在频繁的近距离爆破作用下产生的累计振动效应并加以控制。爆破振动速度控制在3～6 cm/s时,最大围岩松动圈厚度约为2.3 m,围岩平均损伤度约为0.15。当测点处围岩的振动速度小于2 cm/s时,围岩的损伤度积累不明显,可视为爆破振动累积损伤阈值。     

不同开挖方式下岩石高边坡损伤演化过程比较

 不同岩石高边坡开挖方式对保留岩体的损伤范围有重要影响。基于LS-DYNA二次开发的累积损伤仿真技术,对光面爆破和预裂爆破2种不同爆破方式下的开挖损伤全过程进行数值仿真。计算结果表明,光面爆破开挖方式下爆破损伤具有明显的累积特征,其中,主爆孔产生的累积损伤最严重,光面爆破次之,缓冲爆破最小。预裂开挖方案中,保留岩体几乎仅受到预裂孔的损伤作用,但预裂孔本身的损伤大于光爆孔。对比2种开挖方式下最终保留岩体的损伤分布特征：光面爆破开挖方式下,保留岩体中沿轮廓面分布较小范围的高程度损伤区以及中下部分布较大范围中等程度损伤区;预裂开挖方式下,保留岩体仅存在范围相对较大的沿轮廓面分布的高程度损伤区。     

超前深孔顶板爆破防冲数值模拟及应用研究

通过对超前深孔顶板爆破防冲机理及影响因素进行分析,以典型的冲击危险矿井为背景,在对顶板强度及爆破参数现场实测的基础上,模拟分析不同爆破参数(爆孔夹角、装药段长度)下的超前深孔顶板爆破效果,并采用多种监测手段对其现场防冲效果进行检验。研究发现,在爆孔深度一定的前提下,相同的爆孔角度,随着装药量的增加,超前深孔顶板爆破的影响范围也随之增大,巷帮煤体内的高应力区范围及峰值应力梯度下降越明显。在相同装药量前提下,通过调整爆破角度下,可使巷帮的高应力向深部转移甚至消失,对深部煤炭的安全开采具有重要的意义。     

大安山矿巷道掘进爆破掏槽孔布孔优化

针对坚硬岩巷中爆破效果差的问题,通过掏槽破岩机理和对比大安山矿巷道掘进掏槽爆破效果的试验,在研究的基础上推荐了较为合理的掏槽形式和爆破参数。