不同装药结构光面爆破对岩石的损伤研究

介绍了光面爆破的偏心不耦合、中心不耦合和护壁不耦合等3种不同装药结构,并从理论上分析了3种不同装药结构爆破对孔壁的压力情况.通过声波对比检测试验研究了3种不同装药爆破对边坡保留岩体的损伤作用,结果表明,护壁光面爆破对边坡保留岩体的损伤作用最小,是一种值得推广的爆破方法.     

偏心不耦合装药爆破参数理论分析

在边坡开挖工程中,光面（预裂）爆破常常都采用偏心不耦合装药结构。提出了一种表征偏心不耦合装药爆破时,计算不同点孔壁压力的一个重要参数,即点不耦合系数。在此基础上,计算了孔壁各点压力,分析了偏心装药爆破时合理的点不耦合系数的取值。研究结果对于指导光面爆破参数选取有一定的参考价值。     

偏/同心不耦合非装药段孔壁压力分布规律研究

孔壁压力是分析爆炸载荷在隧道掘进过程中对围岩损伤破坏的重要参数，针对隧道周边孔理论装药结构为同心不耦合装药，而实际装药结构为偏心不耦合装药的问题，采用模型试验方法，研究偏心与同心不耦合装药结构爆炸非装药段的孔壁压力。结果表明：偏心装药非装药段测距在0.2 m内的同截面，上孔壁峰值压力大于下孔壁；超过0.2 m时，炮孔同截面孔壁峰值压力近似相等。测距在0.2 m内时，偏心装药非装药段上孔壁峰值压力较同心装药大，偏心装药下孔壁峰值压力较同心装药小；测距大于0.2 m时，同心装药非装药段孔壁峰值压力均大于偏心装药。偏心装药非装药段上孔壁峰值压力随测距衰减最快，下孔壁次之，同心装药孔壁峰值压力衰减最慢。研究结果可为合理设计装药结构提供参考。     

水耦合强抛掷台阶爆破技术研究

径向不耦合装药可以有效降低孔壁峰值压力,从而降低粉碎区的范围,改善爆破效果,空气和水是工程中常用的两种耦合介质。基于等熵绝热膨胀理论和弹性理论,以花岗闪长岩为例,分析了空气耦合装药结构和水耦合装药结构产生的爆破荷载。理论计算结果表明：在装药直径为70 mm、炮孔直径为115 mm时,水耦合装药结构产生的准静态压力荷载和孔壁压力峰值分别是空气耦合装药结构的5.63倍、2.15倍,有利于加强岩体爆破破碎和抛掷。进一步提出了综合优化单耗分布、炮孔倾角及起爆延时参数的水耦合强抛掷台阶爆破技术,分析了水耦合强抛掷台阶爆破破岩过程。叶巴滩水电站边坡岩体开挖的工程实例证明：此技术将高陡边坡岩体台阶爆破开挖的抛掷率提高到了47.8%以上,爆后岩块平均粒径为327.3 mm,且爆破烟尘明显降低,有利于加快施工进度。     

空气与水介质不耦合装药爆破数值模拟

不耦合装药爆破技术是预裂爆破和光面爆破的主要技术措施,是形成光滑岩壁,保护开挖面的主要手段。利用LS-DYNA建立了三维单孔不耦合装药爆破模型,并进行数值模拟,再现了不耦合装药爆破的应力发展过程,得出了爆破应力云图、应力和位移时程曲线图;分析了不耦合系数为2、3、4时,空气和水不耦合装药爆破孔壁应力及对孔壁破坏情况,得出了孔壁应力与不耦合系数的函数关系,并比较了水和空气对应力的衰减速度差异。从而为预裂爆破和光面爆破参数计算提供理论依据。     

空气与水介质不耦合装药爆破数值模拟

不耦合装药爆破技术是预裂爆破和光面爆破的主要技术措施,是形成光滑岩壁,保护开挖面的主要手段。利用LS-DYNA建立了三维单孔不耦合装药爆破模型,并进行数值模拟,再现了不耦合装药爆破的应力发展过程,得出了爆破应力云图、应力和位移时程曲线图;分析了不耦合系数为2、3、4时,空气和水不耦合装药爆破孔壁应力及对孔壁破坏情况,得出了孔壁应力与不耦合系数的函数关系,并比较了水和空气对应力的衰减速度差异。从而为预裂爆破和光面爆破参数计算提供理论依据。     

不耦合系数对水下爆破破岩效果影响的数值分析

为了探究水下岩石爆破中水对爆破效果的影响,应用数值模拟的方法对单孔水不耦合装药爆破模型结构下不同不耦合系数(K=1.21、1.28、1.35、1.44)和双孔爆破模型不同炮孔间距(240、280、320、360 cm)的爆破作用效果进行数值模拟。结果表明：当不耦合系数K为1.21时,孔壁和炮孔周围的峰值应力最大且测点随着距离药柱的水平距离增大测点的峰值应力呈指数函数的形式衰减。水不耦合装药具有使岩体受力均匀、作用时间较长、应力衰减较少的特性且能量的传递效率更高的优点。应力云图表明越靠近孔心,水不耦合装药提高单元的峰值应力的越强。当水下爆破的岩石为强度较高的微风化英安岩,为了使岩石破碎,需要确定炮孔间的最优的炮孔间距,以达到最优的爆破效果,通过数值模拟确定炮孔间距为280 cm时,炮孔连心线处有效应力峰值可达到75 MPa以上,可以使岩石破碎,为最大的炮孔间距。数值模拟为实际的水下爆破工程提供理论依据。     

不耦合偏心装药结构爆破损伤破坏的分形研究

为研究不耦合偏心装药结构的爆后损伤范围与损伤程度,以有机玻璃(PMMA)为实验材料,设计爆破二维模型实验,通过数字图像处理方法,计算炮孔周围不同区域的损伤变量,并基于计盒维数理论,编写MATLAB程序计算不同区域爆生裂纹的分形维数。研究表明:①不耦合偏心装药结构的爆后损伤分布呈现显著的非对称性,损伤变量的数值关系:偏心装药耦合侧中心不耦合装药结构偏心装药不耦合侧。②爆生裂纹分布符合分形规律,分形维数的相对大小与损伤变量具有一致性,分形维数可准确表征爆后介质的损伤破坏。③通过回归分析与线性拟合,得到损伤变量与分形维数之间的幂函数关系,建立了相应的损伤预测模型。     

基于炮孔不同耦合介质的孔壁爆炸载荷及比能时间函数分析

为从炮孔装药耦合介质的选取上改善爆破效果和控制爆破振动危害,应用爆炸力学的相关理论建立耦合装药、不同耦合介质（水、空气、泥土）装药条件下孔壁爆炸载荷和透射比能的计算方法,通过MATLAB编程计算得到岩石介质中炮孔孔壁爆炸载荷和透射比能的时间函数并作图比较分析。研究表明：耦合装药时,孔壁爆炸载荷的初始值最大,但是衰减也最快;水不耦合装药时,孔壁爆炸载荷的初始值次之,但衰减速度最慢,作用时间最长;水不耦合装药时,孔壁透射比能量最大,耦合装药时次之;空气和泥土不耦合装药孔壁爆炸载荷与透射比能均较小。因此水不耦合装药提高了能量利用率,更有利于改善爆破效果,但产生的爆破振动强度大、作用时间长,不利于爆破振动危害控制。     

不耦合装药爆破孔壁压力的计算（一）

本文结合有关计算耦合装药爆破孔壁压力的流行公式,考虑不耦合装药爆孔特征及药室流场与岩石相互作用特性,推导出不耦合装药爆破孔壁压力随时间变化的关系式,此式可用于集中装药和条形装药爆破孔壁压力的计算。     

偏心不耦合装药爆破裂纹扩展实验研究

为了研究偏心不耦合装药结构下爆炸裂纹扩展规律,以有机玻璃板为介质,采用不同装药不耦合系数(分别为1.00、1.29、1.57、1.71、1.86、2.00、2.28)的装药结构进行爆炸实验。实验表明:偏心不耦合装药时炸药爆炸在炮孔周围形成的微裂纹区半径是不均匀的;随着装药不耦合系数的增大,耦合侧和不耦合侧的微裂纹区半径差值是逐渐增大的。在不耦合系数为1.71时,耦合侧最长主裂纹长度、主裂纹总长度、主裂纹平均长度达到最大;同时耦合侧与不耦合侧最长主裂纹长度差值、主裂纹总长度差值及主裂纹平均长度差值也达到最大。该研究为改进和优化偏心不耦合装药结构、降低爆破对围岩损伤破坏具有一定的参考价值。     

岩土控制爆破的历史与发展现状

回顾了岩土控制爆破的历史和发展现状,详细分析了光面爆破的不足、定向断裂控制爆破的3种装药结构及其研究进展,最后介绍了护壁爆破系列技术,给出了护壁爆破的各种装药结构.     

不耦合装药爆炸扩腔机理研究

在大量现场试验的基础上,通过动光弹实验和理论分析,对敞口条件下岩石的爆炸扩腔机理和规律进行了研究.敞口条件下球形偏心不耦合装药爆炸扩腔初始应力场的动光弹研究结果表明:装药结构对围岩中应力波的产生和发展有显著的影响;围岩中的初始应力分布随药包与腔壁间隙的增大而降低;由于药包的偏心作用,围岩中产生的S波较球形耦合装药显著增强;S波的波阵面与爆扩形成的腔体形状有明显的几何相似特性,表明了围岩的破坏主要是S波作用的结果.在对经典敞口爆扩经验公式和现场试验结果进行分析比较的基础上,提出了敞口条件下多次爆扩的剥落扩腔作用机理:认为敞口条件下多次爆扩的腔体扩大是冲击载荷压缩扩腔和二次冲击剥落扩腔共同作用的结果.     

单孔单侧护壁爆破模型试验与数值模拟

对单孔单侧护壁爆破进行了砂浆模型试验,并对护壁面和临空面进行了动态应变测试,测试结果显示护壁面的应变峰值较临空面降低了44%;运用LS-DYNA3D有限元软件对该试验进行三维数值模拟,分析了炮孔周围介质的有效应力场、压力场、速度场及质点位移的发展和分布.结果表明:护壁面方向的压力、速度、位移的峰值分别较临空面方向降低了46%、43%、40%,并发生了不同程度的滞后,数值模拟结果与模型试验结果有很好的一致性.     

基于C型聚能管的聚能水压光面爆破技术原理及应用

针对常规光面爆破存在的问题,依托栾卢高速公路碾盘隧道现场施工,详细分析了聚能水压光面爆破技术原理,阐述了第二代C型聚能管的结构特点、技术优势、装置组装流程及装药结构,并开展了聚能水压光面爆破技术现场试验研究。理论分析证明:在空气-水复合介质作用下,聚能水压爆破冲击波到达孔壁时的应力较常规光面爆破时增大,围岩振速降低。侵入岩体后,成缝过程可分为聚能射流切缝阶段、岩体压碎阶段、裂缝发育阶段、裂缝扩展阶段、最终成缝阶段。现场试验及工程应用表明:与常规光面爆破相比,采用聚能水压光面爆破技术时,周边眼间距增大,炮孔利用率提高约16.69%,半眼痕率增加约40.47%,最大超挖降低约49.88%,围岩平均峰值合振速降低约48.96%,有效保护了围岩稳定性,且爆破效果得到显著改善。     

分层装药爆破间隔填塞长度优化研究

分层装药爆破在工程中应用广泛,其具有良好的爆破减振和提高孔口堵塞段破碎等效果。但是在实践中,合理的中间填塞长度选择一直缺乏依据。通过有限元软件LSDYNA对90 mm孔径6 m深的炮孔分别建立中间填塞段长度为25~105 cm的五个模型,上、下药包装药量固定,耦合装药,以爆破损伤以及单元所受最大拉应力两个指标来分析填塞段长度对分层爆破效果的影响。结果表明:中间填塞长度过短,能量集中作用于中间段,会导致岩石过于粉碎;中间填塞长度的增加,孔口堵塞段岩体破碎效果也随之改善,填塞长度105 cm和25 cm相比,地表处单元所受最大拉应力增加了约1倍,但中间段破碎效果弱化;当中间填塞段长度为85 cm时,中间填塞段岩体和上部岩体均有较好的破碎效果;通过振动分析,中间填塞长度变化对离炮孔较远区域爆破振动的影响较小。基于数值模拟结果的工程试验表明,最佳中间填塞段长度为85~95 cm,较数值模拟结果稍大。     

空气间隔装药技术周边孔间距对爆破效果的研究

隧道掘进中,控制围岩的超欠挖,即控制光面爆破效果是决定隧道掘进成败的主要考量指标.隧道掘进控制光面爆破效果的参数有周边孔间距、装药量、装药结构等,其中周边孔间距是保证光面爆破质量的最重要参数.通过理论分析LS-DYNA数值模拟平台,建立空气间隔装药双孔爆破模型,计算了周边孔间距在30 cm、40 cm、50 cm和60...     

爆炸焊接技术的应用现状与展望

介绍了爆炸焊接技术的一些基本概念,综述了国内外该技术的应用现状、爆炸复合板以及爆炸焊接技术在汽车、宇航、军工、化工、能源技术、金属腐蚀与防护中的应用情况,并对其发展前景进行了展望。以便人们对爆炸焊接技术的应用现状与发展,有一个比较全面的了解。