爆破地震波传播过程的振动频率衰减规律研究

爆破振动频率的研究是爆破振动危害控制技术发展的重要基础。基于引入介质阻尼项建立的黏性岩体爆破振动频谱表达式,并结合LS-DYNA有限元软件,数值模拟分析球状药包爆破振动主频和平均频率的衰减机制和规律;针对柱状药包,利用数值模拟其爆破振动频率的衰减规律。结果表明：无论是球状药包还是柱状药包,由于爆破地震波频谱曲线的多峰结构和高低频衰减速度的差异,其爆破振动主频随爆心距的增大并非严格的衰减,在衰减过程中出现局部突变或者波动,而爆破振动平均频率则随爆心距规则地衰减。该理论分析结果得到了工程实测振动资料的验证。     

既有临空面对采空区上覆岩体爆破振速场的影响研究

采空区边界条件影响其上覆岩体爆破地震效应。基于弹性波动理论,借助动力有限元算法,研究了采空区临空面、地表自由面及两种边界耦合作用下爆破地震波的传播机制与上覆岩体振速场的空间分布规律,以此为理论依据提出了上覆岩体分区准则。结果表明:采空区临空面改变爆破地震波传播路径,拐点对爆破地震效应具有显著衰减作用,可根据波传播途径拐点数对围岩分区;爆破地震波传播至地表自由面反射,对采空区上覆岩体爆破地震效应具有放大作用。提出将爆破振动作用下采空区上覆岩体的影响范围划分为两区:I区-波直传爆破振动放大区,Ⅱ区-波传播单拐点爆破振动弱衰减区,耦合作用下采空区临空面衰减作用大于地表自由面放大作用。上覆岩体爆破影响分区准则对地下工程爆破设计施工有一定指导意义。     

粉煤灰对建筑垃圾集料砂浆抗压强度试验研究

粉煤灰掺量对砂浆强度有着很大的影响,在分析了粉煤灰的化学成分、物理指标及粉煤灰在砂浆中的作用机理后,通过对掺量不一的配比制备出M5、M10、M15的再生建筑垃圾细骨料砂浆进行立方体抗压强度的试验,根据试验数据对其进行分析,从而得知粉煤灰对建筑垃圾再生砂浆的一般影响规律。     

爆破冲击荷载作用下宏观孔隙混凝土损伤演化的近场动力学模拟

针对静载、冲击荷载条件下宏观孔隙混凝土的孔隙参数对混凝土损伤演化过程的影响问题，采用MATLAB程序结合蒙特卡罗方法生成随机的孔隙结构物理模型，通过自编近场动力学程序模拟了单轴压缩下宏观孔隙混凝土的应力应变过程，并制备了以聚苯乙烯小球高温融化为孔隙体的混凝土砂浆试件，对宏观孔隙率0%～40%的混凝土试件进行了单轴压缩，实验验证了模型计算结果的准确性，随后模拟了爆破冲击作用下宏观孔隙混凝土的裂纹萌发与扩展。结果表明：孔隙率对宏观孔隙混凝土材料力学性能的影响显著，随着孔隙率的增加，试样的密度、抗压强度、弹性模量以及纵波波速不断降低，当孔隙率达到30%后，孔隙率对轴线抗压强度影响减弱，并且出现峰前应力跌落现象。孔隙率为零的混凝土试样在无围压冲击荷载作用下具有明显的压剪破坏形式，而含孔隙的混凝土由于大量的孔隙存在导致孔隙间混凝土骨架的拉伸或剪切贯通破坏。在相同冲击荷载下不同孔隙率混凝土的破坏情况不同，孔隙率大的孔隙混凝土试样破坏严重，表明孔隙率对冲击载荷作用下混凝土试件能量耗散起着重要作用。     

电子起爆条件下雷管布置对爆破振动频谱的影响研究

爆破作为大规模、高效益的破岩方法，在隧道工程中广泛应用，但不可避免地给邻近建构筑物和围岩带来一些不良影响，其中以爆破振动为首。电子雷管起爆延时精确、安全可靠，可以实现对爆破振动强度与频谱的主动控制，是降低爆破地震效应的有效手段。为探究电子起爆条件下雷管位置和数量对爆破振动频谱的影响，通过现场试验和数值计算相结合的方法，归纳总结了起爆点分别位于靠近装药段底部、装药段顶部、装药段中部、装药段顶部底部同时起爆、装药段均匀分布两起爆点同时起爆五种不同起爆条件的爆破振动主频特征；基于黏弹性介质爆破振动频谱表达式，从爆源叠加的角度通过分析不同工况中的爆炸荷载特征，研究了不同起爆点工况下爆破振动的频谱特性，从机理上揭示了雷管布置对爆破振动频率的影响机制与规律。结果表明：装药段均匀分布两起爆点同时起爆条件下爆破振动频率最高，中点起爆和顶部底部同时起爆次之，顶部、底部单点起爆最低。改变雷管位置或数量实质上是将整个装药段分段同时引爆，等效为多个子爆源叠加，分段越多，子爆源装药长度越短，爆轰过程缩短，炸药在孔内的能量释放率提高，爆炸荷载上升速率越快，爆破振动频率越高。随着爆心距的增大，雷管位置对爆破振动频率...     

竖向钻孔爆破激发振动波频率的衰减特征

如何基于频率有效控制爆破地震效应是近年来爆破工程中的热点问题。基于弹性波动理论,借助动力有限元算法,将竖向钻孔爆破中长柱药包等效为多个单元短柱药包迭加,首先了推导Heelan短柱单元激发应力波频域内解析解,根据单元短柱药包解析解的迭加模型,研究了竖向钻孔爆破激发的振动波频率衰减特征。结果表明:高频对应幅值衰减快于低频对应幅值,爆破振动频谱曲线整体向低频方向偏移,由于高低频对应速度幅值衰减速度的差异和速度幅值谱的多峰结构,主频衰减过程中发生突变,如考虑自由面对地震波传播的影响,主频衰减过程中有波动;质心频率的衰减规律相对平滑稳定。爆破振动主频衰减特征研究为基于频率评价爆破振动安全提供了理论依据。