爆破载荷下隧道围岩破坏裂隙范围研究

为确定爆破载荷作用下岩体的裂隙范围，应用摩尔-库伦强度准则确定岩石在冲击波作用下的粉碎区；在考虑粉碎区范围、应力波衰减指数改变和岩石三向受力状态的情况下,用Mises强度准则计算裂隙区范围；在不考虑爆生气体在应力波形成的裂隙区损失的前提下，用岩石的断裂韧性来计算爆生气体充满粉碎区后岩石裂隙的二次扩展范围。通过理论计算与现场声波实测值对比，理论计算值比实测值小8.45%。分析表明，该裂隙范围计算方法合理，并可以对类似工况的裂隙范围进行估算。     

爆炸荷载作用下FRP管-混凝土-钢管组合柱动态响应的数值模拟研究

针对FRP(纤维增强复合材料)管-混凝土-钢管组合柱的抗爆性能,采用非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA进行数值模拟研究。分析了组合柱在爆炸荷载作用下的破坏形态、不同比例距离以及不同厚径比情况下的动态响应。结果表明:在爆炸荷载作用下,组合柱损伤程度明显降低;随着比例距离逐渐增大,FRP材料组合柱的中部水平位移峰值显著降低;随着厚径比增大,组合柱刚度逐渐增强,组合柱中部水平位移峰值也显著降低。因此,该类组合柱具有优越的抗爆性能。可为该类型组合柱的抗爆设计以及进一步研究提供参考。     

不同因素影响下混凝土立柱爆破效果的模型试验研究

钢筋混凝土建（构）筑物爆破拆除过程中,混凝土立柱最终的破碎效果不仅与炸药单耗、孔网参数等有关,还与立柱的受力状态有关。为研究截面应力和单位面积炸药量对不同强度混凝土立柱破碎效果的影响,利用自主研制的力学试验系统进行了15组爆破试验,从碎块筛分和分形维数两方面分析爆破效果。结果表明:对于相同强度的试件,截面应力一定时,随着单位面积炸药量的增加,分形维数整体上不断递增;但单位面积炸药量超过0.18 kg/m²后,增势有所放缓,截面应力为2 MPa和4 MPa的立柱趋势变化最为明显。单位面积炸药量一定时,随着截面应力的增加,碎块分形维数不断增大,当单位面积炸药量小于0.15 kg/m²时,0~2 MPa之间的截面应力增加会对分形维数有一定的抑制作用;当单位面积炸药量大于0.15 kg/m²时,截面应力的增加对分形维数起到促进作用。可为拆除爆破中的参数设计及优化提供理论依据,达到了控制爆破危害、改善爆破效果的目的。     

硬岩巷道深孔掏槽数值模拟与试验研究

为解决硬岩巷道深孔掘进爆破受岩石夹制作用大、爆破效率低、循环进尺小、采掘比例严重失调等问题,采用LS-DYNA软件数值模拟和模型试验方法对深孔直眼掏槽爆破进行分析,包括四角九孔掏槽、双空孔菱形掏槽和复式筒形掏槽。根据岩石爆破破碎理论及柱状药包理论,对上述深孔直眼掏槽过程进行数值模拟,通过对三种深孔直眼掏槽的不同时刻应力云图和有效应力时程曲线的分析,比较高应力大小和高应力持续时间,得到药包起爆后的应力传播规律和空孔应力集中现象。结合在查干敖包铁锌矿进行现场试验,比较炮眼利用率、炸药单耗等指标,得到复式筒形掏槽为最优设计方案。     

地铁隧道爆破振动对地面的影响规律研究

为控制地铁爆破开挖引起的振动对地表建筑物的影响,需要探明爆破振动传播至地表过程中的衰减规律。通过中深孔爆破法进行现场试验,试验孔装药量对应实际工程中单段药量,模拟大连地铁1号线隧道爆破掘进作业,采用钻孔监测与地表监测相结合的方法,分别在地表和地表以下1.5 m,7.5 m和15 m深的孔内安置监测点,监测爆破振动在不同深度的质点振速。同时,利用FLAC3D软件对现场试验中各观测点质点振速峰值进行数值计算,分别采集试验与数值模拟的质点振速峰值,并通过萨道夫斯基经验公式进行回归分析。结果表明:地下爆破振速的监测结果较地表小,振速峰值约为地面的50%~64%;对比萨道夫斯基公式反算的振速与数值模拟计算结果,数值模拟得到的质点振速与实测结果更接近,可以通过数值模拟结果对萨道夫斯基公式进行修正以提高预测精度。     

中硬岩管沟爆破对近距离既有管道的影响

为研究中硬岩管沟爆破时10~20 m范围内既有并行管道所受到的影响,进行现场爆破试验,并采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件来研究既有管道的地表质点振速峰值和管沟成型效果,得出适用于中硬岩地段管沟开挖的爆破参数,并分析了既有管道迎爆面和背爆面的振动响应。研究表明:管沟爆破试验的振速均能保证既有管道的安全,试验2#的爆破参数更适合中硬岩岩石;垂直地表方向(Y方向)的质点振速峰值最大,且振动速度随着爆心距的增大呈非线性减小;既有管道在迎爆面受到的扰动大于背爆面,迎爆面Y方向的应力、振速均最大。     

基于KS-GS-SVR的峰值爆破振速预测

为了保证爆破作业时周围建筑物的稳定，需要提高对峰值爆破振动速度预测的准确性。运用Kennard-Stone算法优化训练样本，采用网络搜索算法获得支持向量回归机的最优惩罚系数和核函数参数，构建KS-GS-SVR的峰值爆破振速预测模型。结合湖北铜录山现场露天台阶爆破的振速实测数据，选取影响爆破振动速度的8个主要因素作为模型的输入变量，运用KS-GS-SVR模型进行峰值振速预测，并将KS-GS-SVR模型预测结果分别与GS-SVR、KS-GA-BP、KS-萨氏公式模型预测结果对比分析。结果表明，相比于GS-SVR的预测结果，KS-GS-SVR模型预测结果的平均相对误差降低了4.31%,说明Kennard-Stone算法通过优化训练样本提高了预测精度。KS-GS-SVR模型预测结果的平均相对误差为12.17%,明显低于其他模型，说明KS-GS-SVR模型学习和泛化能力更强，预测精度更高。所构建的预测模型可供类似工程爆破振速峰值预测借鉴。