电子雷管在紧邻建筑物深层隧道中的应用

为了降低紧邻建筑物的深层隧道爆破振动峰值,运用电子雷管进行了多次爆破振动实验。选取3个典型的上台阶爆破振动波形进行了分析,在设置孔间或排间延时间隔时,不仅要考虑振动波从爆源到测点的传播时间,还要考虑因地质的不均匀性而吸收振动能量并在软硬交界面反射到测点形成振动值更大的波峰波谷。运用错峰减振原理,考虑单孔爆破振动波传播时间及主振周期及反射波主振周期,多次进行孔间及排间分组组合实验,得到掏槽孔和扩槽孔间延时间隔时间为7¹2ms时,能使后续反射振动波形错峰减振到最小,且孔间及排间延时时间不宜过大,尤其是掏槽孔及扩槽孔间延时间隔时间较小时,减振效果较好。     

多因素耦合影响下隧道电子雷管爆破参数的计算与实践

基于电子雷管起爆的参数计算方法是爆破控制精准化和智能化的基础,其研究尚处于起步阶段。以重庆观音桥隧道为研究背景,提出了精确确定电子雷管爆破参数的多因素耦合法,其特点是基于多个爆破参数间复杂的耦合关系进行爆破参数设计。研究表明:不同药量的最优微差时间不同,爆破孔数对最优微差时间及对应最大合成振速有显著影响;采用该方法确定的试验隧道最优爆破参数为8孔逐孔掏槽、1.4 kg单孔药量、5 ms孔间延时。现场设计孔间延时为5 ms和8 ms的两组掏槽爆破试验,分析了两种孔间延时掏槽爆破的第二临空面形成时间。试验结果表明:对于短延时掏槽爆破而言,即使未形成第二临空面,采用多因素耦合法,通过最大程度的波形异向相消,也可以实现较好的降振效果。对比多因素耦合法与半周期错相减振法,后者计算的孔间延时不能确保是最优微差时间,可能造成合成振速偏大。当需要严格控制爆破振动时,通过多因素耦合法可以实现爆破参数的精确设计。     

基于ANSYS/LS-DYNA的竖井掏槽延时爆破研究

为了探究小间距地下在建构筑物爆破施工对既有地下结构的影响,以米仓山竖井及隧道工程为例,从竖井掏槽孔延时爆破的角度,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,针对既有隧道的降振效果进行了一系列的数值模拟。模拟结果表明:当多个掏槽孔同时起爆时,爆破地震波的传播易受传播介质及传播距离的影响,且爆破地震波具有明显的主振段;延时爆破可实现多个爆破波不同程度的叠加消能情况;当延时时间为2 ms,即为主振周期的一半时,既有隧道降振效果十分显著;延时时间大于主振周期时,降振效果同样明显,但主振区持时也相应拉长,可能会为隧道带来长持时的塑性破坏;此外,竖井掏槽时间的确定应结合结构的破岩效果进行考虑。     

基于ANSYS/LS-DYNA的竖井掏槽延时爆破研究

为了探究小间距地下在建构筑物爆破施工对既有地下结构的影响,以米仓山竖井及隧道工程为例,从竖井掏槽孔延时爆破的角度,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,针对既有隧道的降振效果进行了一系列的数值模拟.模拟结果表明:当多个掏槽孔同时起爆时,爆破地震波的传播易受传播介质及传播距离的影响,且爆破地震波具有明显的主振段;延时爆破可实现多个爆破波不同程度的叠加消能情况;当延时时间为2 ms,即为主振周期的一半时,既有隧道降振效果十分显著;延时时间大于主振周期时,降振效果同样明显,但主振区持时也相应拉长,可能会为隧道带来长持时的塑性破坏;此外,竖井掏槽时间的确定应结合结构的破岩效果进行考虑.     

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。     

数码电子雷管在泄洪排沙洞爆破中的减振特性研究

为了降低爆破振动强度、控制爆破振动危害,根据爆破形成振动波的相互干扰叠加,在施工场地进行爆破振动试验。采用数码电子雷管,选用普通导爆管雷管作为对照组,在距掌子面15 m、30 m、45 m、60 m处布置监测点,进行了四组不同方案的振动速度变化规律的研究。利用数码电子雷管的精确延时特性,通过前三个组合的现场试验研究,取得泄洪排沙洞使用数码电子雷管洞挖爆破相对最佳的孔间、排间延时间隔时间组合为第二组合的成果：掏槽孔从上到下对称两孔同时起爆,上下孔孔间延时8 ms;其余主爆孔对称安排(从隧洞断面中间向外侧)逐孔从上到下(顶拱从左到右)起爆,孔间延时16 ms;所有排间延时间隔均为100 ms;边顶拱光爆孔和底板光爆孔间隔100 ms,并实现了波峰错相叠加的减振效果。试验结果表明：爆破参数是降低爆破振动强度的关键;在距爆源距离相同的情况下,采用数码电子雷管的质点振动速度峰值明显小于普通雷管,采用数码雷管的主频高于采用普通雷管;数码雷管可大幅度降低爆破振动强度、提高爆破振动的主频。该工程技术在河南洛宁抽水蓄能电站泄洪排沙洞爆破施工中取得了显著的减振效果。     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

隧道爆破新自由面形成时间的识别与应用EI北大核心CSCD

隧道爆破中新自由面的形成影响爆炸能量的传播,能显著降低爆破振动强度。由于现场爆破过程的瞬态性及危险性,难以确定新自由面的形成时间,揭示其作用规律。为解决该问题,提出新自由面形成时间的识别方法,借助电子雷管精准起爆特性设计获取两组对比波形,一是通过现场短延时掏槽爆破试验获取受新自由面影响的实测振动波形;二是按照现场延时间隔,基于叠加理论得到不考虑新自由面影响的计算振动波形。通过希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)分别计算两组波形全时程的累积能量,分析两条累积能量曲线,以差异特征点作为新自由面形成时间。现场应用该方法确定的形成时间为43.5 ms。分析新自由面形成后能量折减率的变化过程,发现存在快速增加到最大值、持续稳定、逐渐降低3个阶段。对比分析短延时(<10 ms)和长延时(>10 ms)爆破条件下的计算振速和累积能量,确定16~19 ms为较优的掏槽孔间延时。     

干扰减振控制分析与应用实例

分析了炮孔波形减振特征,提出了在相同炮孔地质特征区,对预定地域的最优化的有控干扰减振方法;以及双孔为组,组内爆破振动波时移主频半周起爆,孔间短延时最优干扰减振,为减弱波形随机变化的影响,组间合理长延时爆破的可靠起爆方案。提出了从实测多孔波中提取同区炮孔平均子波的"迭后减前"算法和提取子波收敛判据,由此可以从实测多孔波中,计算出真实的起爆间隔时间,炮孔相同波形子波,异频率子波和异振幅子波,为有控干扰减振和炮孔波形分区,准备了必要前提。工业性生产试验和台阶爆破开采结果表明,在炮孔具有前震相的近频衰减子波的易减振区,有前震相和次峰的衰减子波的可减振区,可以采用本文的干扰减振方法,将群孔的地震动降低到单孔爆破振动以下水平。在易减振区和可减振区,子波振幅比kt在1.0⁰.6内变化,不会改变原相同子波的干扰减振效果;干扰两子波的主振相频率比kf在1.00.6内变化,不会改变原相同子波的干扰减振效果;干扰两子波的主振相频率比kf在1.0⁰.9内随机变化,也能干扰减振。     

干扰减振控制分析与应用实例

分析了炮孔波形减振特征,提出了在相同炮孔地质特征区,对预定地域的最优化的有控干扰减振方法;以及双孔为组,组内爆破振动波时移主频半周起爆,孔间短延时最优干扰减振,为减弱波形随机变化的影响,组间合理长延时爆破的可靠起爆方案。提出了从实测多孔波中提取同区炮孔平均子波的"迭后减前"算法和提取子波收敛判据,由此可以从实测多孔波中,计算出真实的起爆间隔时间,炮孔相同波形子波,异频率子波和异振幅子波,为有控干扰减振和炮孔波形分区,准备了必要前提。工业性生产试验和台阶爆破开采结果表明,在炮孔具有前震相的近频衰减子波的易减振区,有前震相和次峰的衰减子波的可减振区,可以采用本文的干扰减振方法,将群孔的地震动降低到单孔爆破振动以下水平。在易减振区和可减振区,子波振幅比kt在1.0~0.6内变化,不会改变原相同子波的干扰减振效果;干扰两子波的主振相频率比kf在1.0~0.9内随机变化,也能干扰减振。     

城市浅埋隧道正三角形掏槽爆破错峰降振研究

随着城市对爆破振动效应的关注程度以及拟定控制标准越来越高的趋势,提升有效的城市爆破工程的降振措施是极为重要的。而隧道掏槽产生最大振动的概率极大,特别是斜孔掏槽。对浅埋隧道而言,即使用先进的数码电子雷管技术,从波的相位差出发,让振动波的峰谷抵消也是十分困难的,只能实现一定程度的错峰降振,相比常规控制爆破,振速下降50%～60%。于是基于普遍采用复式掏槽研究成果,使用正三角形掏槽方法,通过差分掏槽深度、等份装药与延时错峰来实现降振。以青岛地铁8#线海底隧道陆域段的工程实践为例,在进尺1.5 m的条件下,使用正三角形掏槽和非电毫秒雷管,错峰降振效果十分显著,振速最大下降75%,平均振幅在50%以上,既保障了密集建筑的安全,又避免了信访事件发生。     

城市浅埋隧道正三角形掏槽爆破错峰降振研究

随着城市对爆破振动效应的关注程度以及拟定控制标准越来越高的趋势,提升有效的城市爆破工程的降振措施是极为重要的。而隧道掏槽产生最大振动的概率极大,特别是斜孔掏槽。对浅埋隧道而言,即使用先进的数码电子雷管技术,从波的相位差出发,让振动波的峰谷抵消也是十分困难的,只能实现一定程度的错峰降振,相比常规控制爆破,振速下降50%～60%。于是基于普遍采用复式掏槽研究成果,使用正三角形掏槽方法,通过差分掏槽深度、等份装药与延时错峰来实现降振。以青岛地铁8#线海底隧道陆域段的工程实践为例,在进尺1.5 m的条件下,使用正三角形掏槽和非电毫秒雷管,错峰降振效果十分显著,振速最大下降75%,平均振幅在50%以上,既保障了密集建筑的安全,又避免了信访事件发生。     

延时时间对地表振动叠加效应的影响

为了得到非电雷管和电子雷管的合理延时时间进而控制地表振速,以厦门抽水蓄能电站的进场通风兼安全洞的延时爆破为背景,通过现场实测数据和理论公式分析了不同延时时间对地表振动叠加效应的影响。根据实测数据,分析了隧道掘进中毫秒延时爆破和半秒延时爆破地表振动波形的叠加效应,可知非电雷管的误差导致毫秒延时爆破中不同段的地表振动波形形成叠加;而半秒雷管虽有误差,但延时时间较大,不同段的振速波形之间相互独立。利用理论计算探讨了本工程中第1段掏槽孔和第2段掏槽孔在不同延时时间下的振动波形叠加情况,给出了叠加振速放大、叠加振速减小和无叠加产生的几种情况。依据理论和实测振速波形的叠加效应,分别提出适合本工程的毫秒延时非电雷管和电子雷管的合理延时时间,可为类似的隧道延时爆破提供借鉴。     

毫秒延时爆破振动叠加作用的数值模拟研究

首先进行了单孔爆破地震波数值模拟,其波形变化规律与相关研究相吻合。在此基础上进行了两孔延时间隔为0～25ms的爆破振动波形叠加作用的数值模拟,并讨论了两种不同延时间隔理论的可行性和实用性。研究表明,即使延时间隔不足1/5倍主震周期,毫秒延时爆破的振速也低于齐发爆破的振速;当延时间隔约为1/2倍主震周期时,存在部分测点振速低于单孔爆破振速的现象,但由于爆破振动周期不规则变化,其降振的可靠性不高;当延时间隔大于地震波持续时间时,可避免前后地震波主震段叠加,从而将多孔毫秒延时爆破振速降低至单孔爆破的振速。     

考虑电子雷管延期误差的隧道爆破叠加振动研究

复杂环境下的城区隧道爆破对振速要求严苛.为了研究电子雷管延期误差对多孔延时爆破叠加振动的影响,以重庆市观音桥隧道为背景,基于Anderson叠加理论,以四孔掏槽爆破为例,以0.1 ms为误差微元,采用枚举法遍历计算考虑延期误差时所有可能起爆时间组合的叠加最大振速,分析研究不同孔间延时下延期误差对叠加振速的影响,以及不同延期精度对叠加振速的影响.研究结果表明:在考虑电子雷管±1 ms延期误差时,各延时的叠加最大振速几乎均有不同程度的增加,有无延期误差的叠加振速差值整体上随孔间延时增大而减小;孔间延时相同时,电子雷管延期误差对较大药量的叠加振速影响更大,1.2 kg药量的叠加振速最大差值为0.32 cm/s,1.4 kg药量的叠加振速最大差值可达1.03 cm/s;叠加最大振速随电子雷管延期精度变化大致符合线性增长的规律.当隧道爆破要求控制在低振速水平时,需要通过计算选择叠加振速受电子雷管延期误差影响较小的孔间延时.     

武汉地铁区间隧道下穿建筑物爆破振动控制技术研究

为有效控制爆破振动对周围建筑物的扰动,研究爆破振动传播规律,结合现场环境和爆破器材,对武汉地铁纸坊大街站-小镇站区间隧道左线下穿建筑物区段进行爆破方案优化设计,并在建筑物地表设置监测点对爆破振动进行监测,然后通过10次监测所得数据分析爆破振动传播规律。结果表明:通过分台阶爆破、松动爆破、直孔掏槽、周边密集减振孔、空气间隔装药以及延时爆破等优化设计,将振动速度峰值控制在安全允许振速2.5 cm/s以下;中台阶、下台阶爆破时因上部存在自由面会有部分能量散失到空气中,导致工作面正上方测点振速减小,因此峰值振速随爆心距的增大先增大后减小。该工程技术可为其他复杂环境下的爆破工程提供参考和借鉴。     

武汉地铁区间隧道下穿建筑物爆破振动控制技术研究

为有效控制爆破振动对周围建筑物的扰动,研究爆破振动传播规律,结合现场环境和爆破器材,对武汉地铁纸坊大街站-小镇站区间隧道左线下穿建筑物区段进行爆破方案优化设计,并在建筑物地表设置监测点对爆破振动进行监测,然后通过10次监测所得数据分析爆破振动传播规律。结果表明:通过分台阶爆破、松动爆破、直孔掏槽、周边密集减振孔、空气间隔装药以及延时爆破等优化设计,将振动速度峰值控制在安全允许振速2.5cm/s以下;中台阶、下台阶爆破时因上部存在自由面会有部分能量散失到空气中,导致工作面正上方测点振速减小,因此峰值振速随爆心距的增大先增大后减小。该工程技术可为其他复杂环境下的爆破工程提供参考和借鉴。     

电子雷管在地铁隧道爆破降振中的应用

研究地铁隧道穿越十字路口和相邻燃气管线时,使用电子雷管的爆破方案及方法。利用电子雷管可以任意设置时间的特点,重点研究上、下台阶间及隧道间的最佳延时间隔时间。确定起爆的间隔时差,通过干扰错峰来达到减振的效果,使爆破振动对周围燃气管线的影响达到最小。     

双孔台阶延期爆破效应的数值模拟研究

为了研究孔间延期对台阶爆破效果的影响,基于ABAQUS进行双孔双坡面台阶精确延时爆破的数值模拟研究,分析不同延时爆破条件下双孔台阶结构的应力波传播规律、拉伸与压缩损伤发展和振动效应.结果表明:越接近于自由表面,岩体中的质点应力峰值和振速峰值越大,损伤区域越明显;在台阶顶面,随着爆心距的增加,各测点Y向(水平)振速峰值呈现出先减小后增加之后再减小的趋势,同时最大Y向(水平)振速测点位于150 mm(1.25倍孔距)处,Z向(竖直)振速峰值随爆心距的增加逐渐减小;随着孔间延时的增加,岩体损伤单元体积(D>0.6)在小范围内降低后不断增大,并于孔间延时为60μs时达到峰值,且随着延时的进一步增加,损伤体积逐渐降低并趋于稳定值;同时,岩石内两孔间测点应力在孔间延时为60μs时达到峰值,台阶顶面处振动效应逐渐降低并于50μs时趋于稳定;孔间延时为60μs,也即是0.5 ms/m(孔间延时与孔距比值)为本模型最佳爆破孔间延时.