早龄期混凝土动态力学性能实验研究

采用75 mm 的SHPB 实验装置对5种不同龄期的C20和C40混凝土分别进行单次和重复冲击实验,从养护龄期和应变率两方面系统研究了冲击荷载作用下早龄期混凝土的力学性能。单次冲击实验结果表明:相同应变率条件下混凝土的动态抗压强度与龄期呈对数关系,峰值应变随应变率的增加而增大;每一龄期的单轴抗压强度与应变率为幂函数关系,峰值应变则随冲击龄期的增加而减小。重复冲击实验结果表明:龄期小于3 d 的混凝土试件受到冲击作用,达到标准养护龄期后其变形能力有所减弱,龄期超过5 d后,早期冲击作用则使其变形能力增强;当首次冲击的应变率超过25s-1,达到标准养护龄期后混凝土的动态抗压强度随早期冲击应变率的增加而减小,龄期越大,降低幅度越大。结合C20和C40混凝土实验结果分析认为,混凝土强度等级越低,其力学性能受应变率和冲击龄期的影响越大。     

砂岩Holmquist-Johnson-Cook模型参数确定

HJC模型在混凝土动态破坏数值模拟中应用广泛,但由于模型中包含参数较多,确定参数需要大量实验,目前缺乏准确可信的岩石材料HJC模型参数。为合理确定砂岩HJC模型参数,对取自四川威远的粉砂岩进行相关静力学实验,获得岩石的弹性模量、泊松比、单轴抗压强度以及抗拉强度等参数。应用三轴压缩实验和单轴SHPB冲击实验,分别得到了该砂岩极限面参数、率效应参数、压力参数和损伤模型参数的取值。基于上述模型参数利用有限元程序LS-DYNA对粉砂岩SHPB冲击实验进行数值模拟,结果表明,实验和模拟的应力-应变曲线形态吻合较好,模拟得到的动态峰值强度和峰值应变与实验结果的平均误差均未超过10%,验证了该HJC模型参数实验测定方法的合理性和有效性。     

煤矿巷道光面爆破智能设计系统开发与应用

为了得到煤矿巷道光面爆破参数,使用BP神经网络技术对参数进行预测和优选,并用C#语言开发了巷道光面爆破智能设计系统。通过分析影响巷道光面爆破效果的主要因素,将普氏系数、节理裂隙发育情况、炮孔直径、掘进面积等8个因素设置为输入层参数。以光面爆破理论研究和煤矿一线生产调研为基础,建立BP网络神经,进行网络学习,训练样本,并应用该系统对不同矿区的实际巷道进行爆破方案设计。结果表明,预测的参数与实际爆破参数较为一致,在现场试验中也取得较好效果,说明该系统可以提高煤矿巷道光面爆破参数设计的可靠性,对煤矿巷道光面爆破参数设计具有一定的参考价值。     

隧道内部爆破振动传播规律与降振技术研究

目前隧道施工普遍应用矿山法，爆破振动对隧道内围岩、支护结构的影响及其灾害控制一直是热点问题。为研究爆破振动在隧道内部的传播规律，以某软弱围岩隧道为工程背景，分别对错距三台阶齐爆和分爆的振动信号进行现场监测。采用萨道夫斯基公式非线性回归、Fourier变换方法对测试数据进行分析和研究。结果表明：对于隧道同一断面，拱顶具有振动速度大、振动主频高、衰减速度慢的特点；三台阶间采用100 ms延时爆破时，可以实现爆破能量在时空分布上的离散，振动叠加效应明显减弱。设计单孔爆破试验，掏槽区域中间设置试验孔，试验孔与整个爆破网络的延期设置为100 ms获取单孔振动波形，基于线性叠加原理，计算不同延期时间下掏槽爆破合成振动波形来优选微差延期时间。结果表明：孔间延期时间在4～7 ms时，掏槽爆破引起的峰值振速急剧下降，干扰降振的效果明显，延时超过7 ms后，峰值振速无显著差异；掏槽孔延期时间取7 ms时减振效果最佳，将最佳延期时间应用于现场爆破，取得了良好的降振效果。     

花岗岩损伤型黏弹性动态本构模型研究

采用恒应变率SHPB实验装置对花岗岩的动态力学性能进行测试。 结果表明:花岗岩动 态应力-应变曲线在初始加载段呈线弹性,屈服后具有显著的塑性变形特征,屈服应力、峰值应力 和弹性模量均具有应变率相关性。 基于花岗岩动态力学特性,将朱-王-唐(ZWT)模型本构方程 推广到花岗岩材料并对其进行简化,同时考虑冲击荷载作用下损伤对花岗岩动态强度的影响,引 入应变率型损伤演化方程,建立简明的损伤型ZWT动态本构模型。 应用建立的动态本构模型对 SHPB实验测得的应力-应变曲线进行拟合,两者具有较好的一致性,表明构建的动态本构模型 能够较好地反映花岗岩在动载作用下的力学特性。     

修正RHT模型在岩体爆破响应数值模拟中的应用

岩体爆破是一个极其复杂的物理过程,应用数值模型研究岩体爆破响应的关键在于能否准确地描述岩体在不同应力状态下的力学行为。基于应用标准RHT模型模拟岩体爆破破碎过程存在的缺陷,对RHT模型进行改进,提出了双线性拉伸软化模型,在残余强度面方程中引入罗德角因子,修正了应变率增强因子和拉-压子午比的计算公式。将修正后的RHT模型植入SHALE程序中,并通过不同应力路径下的数值试验检验了修正RHT模型性能。应用修正RHT模型和标准RHT模型分别对爆破漏斗试验进行数值模拟。计算结果表明,修正RHT模型在自由面处形成的爆破漏斗半径更接近于现场试验的实测结果,验证了修正RHT模型的合理性和准确性,说明该模型在岩体爆破响应数值模拟中具有一定的参考价值。     

高铁长城站小净距隧道爆破振动效应研究

小净距隧道开挖工程中,隧道爆破对中隔墙的稳定性影响极大,横通道的施工则会进一步加剧中隔墙的振动破坏。为研究爆破作用下中隔墙的振动响应特征,以新建京张高铁长城站小净距隧道工程为背景,分析非电雷管爆破地震波在中隔墙中的振动特征和衰减规律,同时开展电子雷管降振试验,对隧道爆破炮眼的合理延时进行研究。研究结果表明:受纵、横隧道分割的影响,中隔墙末端振动存在明显的放大效应;掌子面后方中隔墙受爆破振动的影响大于掌子面前方岩体,应用萨道夫斯基公式对爆破数据进行回归分析时,K前相似文献   

深孔台阶爆破近区振动强度分布的模拟研究

为了探索深孔台阶爆破近区振动强度的分布规律,基于现场单孔爆破试验,在爆区后方构建5排×17列的测点方阵模型,在考虑震波频率随传播距离衰减的基础上,利用Anderson线性叠加模型来模拟单排炮孔在不同爆破条件下振动“场”的变化情况。结果表明:随炮孔数目的增多,振速等值线外移,等值线中心逐渐与炮孔连线平行,平行炮孔连线方向上振速的增加幅度逐渐减小,垂直炮孔连线方向上振速沿传播距离的衰减速度逐渐增大;随炮孔距离的增加,炮孔连线方向上地震波能量流动比例增加,流动方向从近似沿小球面逐渐变为大球面扩散,振速等值线变得粗糙,平行炮孔连线方向上爆破近区中心一定范围内测点的振速减小,两边振速增大,垂直炮孔连线方向上近区测线振速沿传播距离的衰减速度加快,远区则减慢并最终趋于一致;随炮孔装药量的增加,炮孔连线上能量密度增加,振速等值线的强度增大,平行炮孔连线方向上爆破近区中心测点振速的增长幅度明显大于两边,垂直炮孔连线方向上振速沿传播距离的衰减速度逐渐增大。