爆炸作用下冻结管振动响应规律研究

为了保证井筒冻结基岩段爆破掘进施工不致冻结管发生断裂,冻结井筒安全施工,对爆炸作用下冻结管的振动响应规律进行了研究。通过对爆炸应力波的近似简化和坐标变换,获得了纵波在冻结管周围发生散射时冻结管的应力场和位移场的复数形式。通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同温度下(-10℃、-15℃、-20℃和-30℃)冻结管对爆炸作用的振动响应规律进行数值模拟研究,以不同时刻下冻结管的压力云图和速度云图,以及冻结管的应力和速度随着温度的变化曲线分析冻结管对爆炸作用的振动响应规律。数值模拟结果表明:随着温度不断降低,冻结管的最大拉应力、最大压应力、径向振动速度和切向振动速度均不断降低;冻结管的最大拉应力大于最大压应力,径向振动速度大于切向振动速度。因此,可将冻结管的最大拉应力和径向振动速度作为井筒冻结基岩段爆破掘进施工的安全控制依据。此结论为现场冻结方案和爆破方案设计与实施提供依据。     

潘三煤矿新西风井基岩段爆破振动测试分析

潘三煤矿新西风井基岩段采用钻爆法掘进。为了分析研究爆破振动对井壁和冻结管的影响,爆破施工中,在井口周围布置了3台爆破振动测试仪器,每台分别布置垂直、水平径向和水平切向3个测振仪,对爆破振动进行测试和分析。结果表明,测点最大振动速度在垂直方向上,为2.359cm/s,在允许范围以内,不会对冻结管和井壁产生破坏性影响。     

磁电式速度传感器安装方位角对测试数据的影响研究

现场爆破地震波测试过程中磁电式速度传感器安装方位角出现偏差,会影响正确的测试与回归参数值的获取,进而影响工程的安全性判断与爆破振动规律的确定。在距爆源不同位置以不同水平安装夹角布置4组测点,对现场露天深孔台阶爆破进行爆破振动测试,以此来获取不同距离、不同传感器安装方位角的爆破振动数据。分析结果可知,相同距离处传感器安装方位角不同,其爆破振动速度峰值也不尽相同,径向与切向的振动速度峰值影响最大,最大偏差值可达到184.68%,垂向振动速度峰值影响较小,最大偏差值仅为7.02%;同时K、α回归值也受传感器的安装方位角影响,切向方向最为明显,径向与垂直方向次之。     

爆破振动在台阶边坡上的传播规律与预测分析

基于台阶地形模型爆破振动测试实验,研究爆破振动在台阶地形的传播规律及测点位置对爆破振动速度预测的影响规律。结果表明,爆破振动速度随着水平距离的增加总体呈衰减趋势,恒有垂直方向爆破振动速度远大于水平径向和水平切向,台阶边缘爆破振动速度存在局部放大现象;将台阶不同位置测点分成三类:Ⅰ类(包括全部测点)、Ⅱ类(包括水平地面测点、台阶中部、根部测点)、Ⅲ类(包括水平地面测点、台阶根部测点),分别应用萨道夫斯基公式和高程修正公式进行预测,发现高程修正公式的预测精度明显优于萨道夫斯基公式;Ⅲ类测点预测进度最优,Ⅱ类次之,Ⅰ类最差。建议进行边坡地形爆破振动速度预测时,只选取边坡台阶根部测点的振动速度进行预测分析。     

超深厚冲积层千米立井冻土爆破井壁振动响应特性研究

随着我国对地下资源需求的不断增大,超深立井施工逐渐普遍化。在立井开挖时为了稳固井壁且减少井壁坍塌,一般会选用冻结法施工,但爆破时产生的振动仍然会对井壁的稳定性造成一定的影响,严重情况下出现的塌方现象,会造成一定的人员伤亡、延缓施工进度等危害。为解决此类问题,以赵固二矿西风井704.6 m深厚冲积层冻土爆破掘进工程为研究背景,开展深大立井冻土爆破井壁振动监测,并结合ANSYS/LS-DYNA分析软件建立立井多段爆破三维数值模型,深入探索冻结表土段冻土爆破开挖下井壁的振动响应规律。研究结果表明：冻土爆破引起井壁振动的时程曲线各段波形区分明显,段装药量大、炮孔分布密集的3段辅助孔爆破对井壁振动影响最大,合速度为8.39 cm/s,均在安全范围以内;掏槽爆破时,井壁主要受纵波影响产生振动,垂向振速大于径向和切向振速;辅助爆破时,随着自由面增大,爆破产生的作用力逐渐向水平向扩展,井壁径向振速逐渐占优,垂向振速相对减小;运用一维弹性波理论,分析了爆破引起井壁的振动速度对混凝土应力之间的关系,计算结果小于混凝土抗拉强度;对比数值模拟结果与实测振速波形,验证了模型的可靠性和准确性,并通过模拟分析获得离...     

立井冻土不同含水率下的爆破模拟试验

立井冻土爆破开挖对冻结壁及冻结管产生振动影响,危害施工安全。通过开展立井冻土爆破模拟试验,分析了不同爆破参数下的振动传播衰减规律。结果表明：单孔爆破时,10%含水率冻土爆破引起的振动速度较大,为15%含水率冻土爆破的3倍,爆炸应力波主要由爆源向周围径向传播,引起未开挖土体的振动大于已开挖侧;双孔爆破时,10%含水率、15%含水率的振速表现差异较大;含水率为10%爆破时,工作面未开挖侧10cm附近三向振速较小,向两侧逐渐增大;含水率为15%爆破时,振速未表现出明显规律;四孔爆破,由于中空孔的存在,爆破能量充分释放,工作面两侧振速小于单孔爆破,爆破效果较好。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论,引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子,重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法,结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测,并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高,水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小,分别为14.62％、12.46％、12.17％,预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式

质点峰值振动速度预测是爆破设计及爆破灾害控制中的重要内容。基于量纲分析理论，引入爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因子，重构了爆破振动质点峰值速度预测公式。采用多元非线性回归拟合法，结合某矿山爆破现场实测数据进行了质点峰值振动速度预测，并与常用的质点振动速度公式的预测结果进行了对比。结果表明：基于量纲分析构建的爆破振动质点峰值速度公式的预测精度更高，水平径向、水平切向、竖直方向上质点峰值振动速度的预测值与实测值之间的相对误差平均值均最小，分别为14.62％、12.46％、12.17％，预测精度较现有公式分别高出5.01%~10.28%、1.92%~10.55%、6.07%~16.16%。     

爆破振动对砌体结构建筑物的动力响应分析

为分析露天采场爆破振动对临近建(构)筑物的动力响应过程,结合昆阳磷矿采场爆破,对临近三层砌体结构建筑物进行了爆破振动监测。通过运用有限元软件ANSYS-LSDYNA建立砌体结构计算模型,将爆破振动波载入计算模型中进行数值模拟分析。研究表明,爆破振动作用下,民房径向加速度略小于切向加速度,径向位移略小于切向位移,径向上民房1楼楼板和墙与切向上民房3楼楼板和墙位移较为突出,是震动破坏的高危区域。爆破在三层砌体结构建筑物所引起的振动响应对三层砌体结构建筑物整体稳定性和安全性无影响;砌体结构附近进行多次爆破作业时,须重视多次爆破振动对建筑结构的累积损伤效应,应采取相应减振措施,确保建(构)筑物整体结构安全。     

金属矿山台阶爆破振速预测研究

基于相关理论,运用回归分析法,构建了金属矿山台阶爆破振动预测公式,并结合实测情况对公式预测结果的可靠度进行了分析。最后,以放马峪铁矿为例,在爆破现场测得了120组数据,其中包含了3种不同地表、地形条件下所测得的数据,分别从垂直向、水平切向、水平径向和振动速度矢量和4个方面,对处理后的原始数据进行分析,求出各自的K、α值,据此拟合出相应的爆破振动速度预测公式,并利用拟合得出的预测公式对其爆破振动的速度进行了预测。分析表明,预测结果具有较好的稳定性和可靠性,能满足工程实践的要求,为类似爆破工程振速的预测提供了较好的借鉴和参考。     

露天矿边坡爆破对既有隧道的影响分析

针对某露天矿边坡爆破开挖工程对山体内邻近既有隧道的影响问题,依据有关规范及参考国内类似工程的经验,确定该隧道围岩质点振动速度控制标准为20 cm/s。对现场爆破荷载作用下隧道围岩质点振动进行了跟踪监测,提出了测点仪器安装方案,对隧道围岩质点振动衰减规律进行了分析,水平径向、水平切向和竖直向峰值振速衰减规律拟合系数均在0.85及以上,并及时反馈信息,优化爆破参数。结合数值分析,得到了隧道围岩振动速度与动应力分布规律,计算得到围岩质点振动峰值速度为19 cm/s,验证了预估药量的可靠性,为工程的顺利进行提供了安全保障。     

基于 EEMD-HHT 法的露天矿山深孔爆破振动效应研究

工程爆破在我国国民经济建设过程中发挥着重要的作用,但作为爆破有害效应之首的爆破振动是一个不可忽视的问题。为研究露天矿山深孔控制爆破“高程效应”“鞭梢效应”以及爆破振动波能量分布特征,依托星光露天矿山深孔控制爆破工程,通过现场爆破试验研究,提出了一种基于电子雷管精确延时与EEMD HHT信号分析技术的爆破振动效应分析方法。研究表明：爆破振动速度总体呈现衰减趋势,存在高程放大效应,且具有明显的方向性,放大系数表现为垂向（Z方向）>径向（X方向）>切向（Y方向）;同一高程,“鞭梢效应”现象明显,表现为台阶外缘附近岩体质点峰值振动速度大于内缘边坡坡脚处;爆破振动信号能量优势频段分布于10~50 Hz,并且以低频段为主,爆破振动波能量垂向（Z方向）>切向（Y方向）>径向（X方向）。通过对露天矿山深孔控制爆破振动效应的研究,降低了爆破振动对岩体扰动的影响,爆后边坡岩体稳定,轮廓清晰,破岩块度均匀,为类似工程提供了参考依据。     

黑岱沟露天煤矿抛掷爆破振动规律研究

为提供露天矿抛掷爆破设计和安全校核依据,以黑岱沟露天矿第二采区为工程背景,通过抛掷爆区的振动监测和回归分析,分别对露天矿开采过程中爆破振动波的峰值振速和主振频率衰减规律进行了研究。结果表明:对于同一条测线,水平径向x方向的振速比水平切向y方向与垂直方向z方向的振速大,且预裂爆破带后的振动强度明显减小;主振频率随着爆心距的增大,同样有衰减的趋势,且黑岱沟露天煤矿南区爆破振动主频在3～30 Hz。     

傍山隧道爆破振动边坡传播规律试验研究

为了研究傍山隧道爆破振动在邻近边坡的传播规律,设计了4个隧道模型进行爆破试验,试验结果表明:傍山隧道爆破振动在邻近边坡上的传播随水平距离及爆心距的增大而减小,随高差增大而增大,受爆心距的影响最大,垂向振速径向切向。边坡形态、最终边坡角和台阶坡面角都会对爆破振动在边坡传播产生影响,4个模型坡顶与台阶边坡坡面都出现了振速放大现象,傍山隧道爆破振动对顶部的影响比对坡面的影响大,对台阶边坡的影响比直面边坡的影响大。     

循环爆破振动下边坡变形累积效应研究

为了研究循环爆破下边坡受到的累积动载作用,对白马铁矿及及坪采场东帮边坡进行了现场爆破振动监测,并通过 FLAC3D软件进行了循环加载模拟计算.研究结果表明:边坡在水平径向、水平切向、竖直方向3个方向的振动速度先增大后减小,整体8.05 mm,对应的剪应变由7.44×10－4增大到7.88×10－4;边坡的累积变形量与爆破振动次数之间成正相关变化关系.推导出了水平位移量 X 与爆破次数n之间的关系表达式.通过数值模拟方法可推算出生产爆破强度下的安全爆破次数阈值,从而指导矿山的安全生产.     

露天矿爆破震动对周边建筑物的影响研究

在露天矿爆破施工现场,爆破震动严重影响周边建筑物的安全。为了确定爆破开挖对周边建筑物的影响情况,以贵州某磷矿爆破现场周边的某小学为监测对象布置监测系统。根据监测的结果,得出各测点在垂直向、水平径向和水平切向的振动传播速度,基于速度-频率双因素判据分析爆破对该建筑物的影响。根据分析结果,确定了爆破震动的传播规律,为后续爆破开挖提供了理论指导。     

不耦合装药爆破振动规律分析

系统分析了径向不耦合轴向间隔装药、径向不耦合轴向连续装药爆破时,爆破近区质点峰值振动速度衰减公式,分析结果表明,不耦合装药爆破质点峰值振动速度与装药不耦合系数有关。     

露天控制爆破振动对邻近建筑物影响的分析

针对露天控制爆破对邻近建筑物带来的影响,在贵阳市某爆破现场进行振动测试,并以质点振动峰值速度、主频率和振动持续时间为主要因素研究爆破振动对临近建筑的影响.根据1#测点三维峰值振速试验数据,对萨道夫斯基公式的参数α和k进行拟合分析,实测结果与计算结果的平均误差率为4.2％.根据振动峰值速度、主频率和振动持续时间实测结果分析得出:随着建筑物高度的增加,垂向峰值振速增大,增速先快后慢,具有明显的高层放大效应,建筑物中的最大峰值振速为顶层的垂向峰值振速;垂向主频率为先快速减小,之后保持不变;垂向振动持续时间为先缓慢减小,后快速减小,然后再快速增加.     

爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振动试验

为研究爆炸塔内裸露药包爆炸地表振动衰减规律,进行了不同药量和悬置高度裸露药包爆炸振动测试试验。结果表明,爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振速表现为垂向径向切向,地表振速受药量影响大于药包悬置高度影响。振动频率在爆源近区高频衰减速度大于爆源远区低频衰减速度。对地表振速进行回归分析发现,悬置裸露爆破衰减系数明显小于经验值,存在一个与悬置药包有关的爆炸折减系数K′,K′取值为0.26~0.56。     

爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振动试验研究

为研究爆炸塔内裸露药包爆炸地表振动衰减规律,进行了不同药量和悬置高度裸露药包爆炸振动测试试验。结果表明,爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振速表现为垂向径向切向,地表振速受药量影响大于药包悬置高度影响。振动频率在爆源近区高频衰减速度大于爆源远区低频衰减速度。对地表振速进行回归分析发现,悬置裸露爆破衰减系数明显小于经验值,存在一个与悬置药包有关的爆炸折减系数K′,K′取值为0.26~0.56。