水下钻孔爆破水击波特性及气泡帷幕削压效果研究

水下钻孔爆破水击波对临近结构均会产生较大危害,研究水击波特性及气泡帷幕削弱水击波效果对控制有害效应具有重大意义。依托实际工程开展现场试验,研究水下钻孔爆破水击波特性及传播规律和气泡帷幕削压效果。研究结果表明:微差爆破各段别引起的水击波波形存在一定的叠加效应,水击波峰值压力不一定由单段最大药量引起;根据测点爆心距R、峰值压力及相应装药量Q_p进行水击波峰值压力进行拟合,能够得到较好的拟合效果。在稳定而连续的气泡帷幕作用下,水击波脉冲效应削减明显,大幅降低了水击波峰值压力,降低率达到90%以上。     

水下钻孔爆破水击波的传播规律及气泡帷幕对水击波的削减作用

结合长江航道莲沱段炸礁工程,用LS-DYNA软件对水下钻孔爆破进行数值模拟,研究水击波的传播规律和气泡帷幕对水击波的削减作用,分析了水下钻孔爆破3个方向上水击波的传播特性。结果表明,水下钻孔爆破水击波在炮孔轴线方向衰减最为明显,其次是与炮孔轴线夹45°角的方向,而最小抵抗线方向衰减最慢;且改变水深时,结论仍成立。同时,研究了不同位置的气泡帷幕对水击波峰值压力的削减效果。结果表明,气泡帷幕对水击波起到了良好的削减作用;且气泡帷幕离爆源较近时,对水击波的削减效果更好。     

爆破振动频率衰减机制和衰减规律的理论分析

基于弹性介质中球状药包激发应力波的理论解及其频谱表达式,通过引入介质阻尼项,建立了球形药包爆破条件下实际岩体介质中爆破振动的频谱表达式,进而分析爆破振动频率的衰减机制和影响因素。分析表明:爆破振动频率的衰减与爆腔的大小、爆心距、岩体纵波速度和品质因子等因素密切相关。由于爆破地震波幅频分布曲线的多峰结构和高频爆破地震波衰减快的双重因素影响,爆破振动主频随爆心距的增大并非遵循严格的衰减,而在传播过程中会出现局部跳跃现象;爆破振动质心频率则呈现显著的衰减规律,其与岩体纵波速度与爆腔半径的比值成线性比例关系,与爆腔半径和爆心距的比值成幂函数关系。     

大断面隧道新浇二衬混凝土爆破振动控制安全阈值

大断面隧道新浇二衬混凝土的强度较低，在爆破施工过程中易受到破坏。为研究新浇二衬混凝土爆破振动控制标准，结合大断面龙南隧道工程，采用现场监测与数值模拟相结合的研究方法，分析不同龄期大断面隧道新浇二衬混凝土在爆破振动作用下的动力响应特征，得出新浇二衬混凝土爆破振动控制安全阈值。研究结果表明：隧道二衬拱顶z方向振动速度和拉应力大于其他部位，峰值振动速度6.66 cm/s和峰值拉应力1.57 MPa出现在拱顶，拱顶是最危险位置；不同龄期下二衬拱顶的爆破振动速度随爆心距的增大呈指数衰减趋势，随着混凝土龄期的增加而衰减，且不同方向衰减趋势有差异；基于数值模拟结果和动态抗拉强度理论，大断面龙南隧道新浇二衬混凝土爆破安全振动速度阈值为2.80 cm/s。     

CO2气爆水击波与地震波效应试验研究

在航道疏浚工程中对高于设计水底标高的水下礁石，多采用水下钻爆清礁工艺。而水下岩层通过钻爆清挖后仍有部分岩石未能完全清除并残留不规则，不稳定的水下浅点。实际施工中经常采用乳化炸药水下钻孔爆破或裸露爆破法清除这类孤石，裸爆相对于钻孔爆破，炸药与岩面的接触面小，炸药使用量大，会出现能量利用率低、炸药单耗高、噪音和水击波大，影响生态环境等问题。为了分析浅点爆破影响因素，进行现场监测研究，对比水下薄层岩石裸露爆破法和钻孔爆破法，在相同作用效果下，CO₂裸爆、钻孔CO₂气爆和钻孔乳化炸药爆破水击波和地震波数据。以防城港18#～22#泊位码头基槽、停泊地开挖、炸礁及清礁工程为例，根据岩层性质、岩层形态、被炸岩石顶部的水深和浅点厚度等制定药包排列和用药量方案。通过对比分析得出相同气瓶条件，CO₂裸爆水击波超压值是钻孔CO₂气爆的1.87～41.9倍。应用水下钻孔乳化炸药爆破是CO₂气爆水击波的7.9～18.7倍，产生的振动数值是后者的3～10倍。本文以解决实际工程问题为基本出发点，在研究水下爆...     

水下钻孔爆破的水击波特性研究

以天津海河广场桥水下桥墩爆破拆除为例,分析了水下钻孔爆破的水击波形成特征,并通过爆破区的水中冲击波压力监测,实测了不同距离处的水击波压力大小和变化规律,研究了浅水区水中冲击波压力幅值、正压作用时间等作用特性,得到了海河浅水区水击波传播衰减公式。研究成果对指导工程设计施工和环境安全评估具有指导意义。     

水下钻孔爆破的爆炸冲击波测试与分析

以厦门港古雷航道水下炸礁为例,分析了水下钻孔爆破的水击波形成特征,并通过爆破区的水中冲击波压力监测,实测了不同距离处的水击波压力大小和变化规律,研究了水中冲击波压力幅值、正压作用时间等作用特性,得到了水击波传播衰减公式。研究成果对指导工程设计施工和环境安全评估具有参考意义。     

露天转地下采深影响下爆破振动速度传播规律

为研究采矿深度影响下爆破振动速度的传播规律,以大冶铁矿东露天采场狮子山北帮边坡露天转地下开采工程实际为背景,运用ANSYS/LS-DYNA建立简化模型对矿山露天开采以及不同采矿深度的地下开采爆破过程进行模拟,并用现场实测数据对模拟结果进行了验证。分别研究了不同采深影响下边坡面质点、坡体内质点、坡面同一质点以及同一采深条件下坡体内质点振动强度特征及其爆破振动速度传播规律。结果表明:(1)与露天开采爆破相比,地下开采引起的质点振动速度衰减更趋缓慢;(2)随着采矿深度的增加,坡体内径向、切向和垂直三个方向上的质点振动速度均具有放大效应,但当爆心距超过一定范围后,爆破振动速度放大效应消失,仍表现为为随爆心距增加而衰减的效应。(3)随爆心距的增加,坡面质点垂直振动速度随采矿深度增加以放大效应为主,水平方向的质点振动速度在一定的距离范围内相差不大,不具有明显的放大或衰减效应。     

考虑黏性效应的爆破震动区的理论分析

由于波阵面的几何扩散和介质的吸收作用,爆破地震波在传播过程中其幅值和频率会发生一系列的变化。为探究爆破地震波的产生和传播规律,将岩体考虑为黏弹性介质,并将爆破荷载等效地施加在震动区边界上,然后从频域求得该问题的积分解,最后对积分解进行数值计算和参数分析,结果表明:爆破荷载上升时间越短,震动区边界的振动幅值越大;爆破荷载总持续时间越长,震动区边界的振动持续时间越长,但振动幅值不受影响。在相同爆破荷载作用下,介质的弹性模量和黏性系数越小,震动区边界的振动幅值越大。爆破地震波的几何衰减分为近区衰减和远区衰减,近区衰减的速率明显大于远区衰减的速率。随着黏性系数与弹性模量的比值增大,介质对爆破地震波的吸收更明显。随爆破地震波传播距离增加其高频成分相对低频成分减少,黏性系数越大,减小的速度越快。     

基于损伤累积的爆破振动传播规律试验研究

为进一步揭示基于损伤累积的爆破振动波传播与衰减规律,设计混凝土试块进行损伤累积及爆破振动测试试验。结果表明,测点损伤值随爆破次数增加持续增大,中远区测点损伤有初期缓增及后期突增两阶段;测点单次爆破振动速度随距离增大而减小,近区测点振动速度减小较中、远区测点快;测点爆破振动速度随爆破次数增加总体减小,且爆源近区减小较快,中远区呈小幅度缓慢减小;随爆破次数继续增大各测点振动速度存有突增过程,且衰减系数 增加缓慢, 值减小,两者均存在小幅度畸变过程;多次爆破时确定振动安全阈值及爆破振动波传播衰减规律( 、 值)时应充分考虑损伤累积效应。     

爆炸荷载下岩质边坡动力响应规律研究

为研究爆炸荷载作用下边坡岩体的动力响应变化规律,基于背景工程结合岩质边坡下部台阶爆破开挖进行现场振动监测,建立了岩质边坡动力响应数值计算模型,系统分析了边坡岩体质点峰值振速、应力场及位移场的变化和分布规律。结果显示:边坡坡顶处,质点峰值振速均随爆心距增大而衰减,且衰减速率随爆心距增加逐渐减小;边坡坡面上,相邻台阶上存在高程放大效应现象,局部放大系数达1.50;同一台阶外缘"鞭梢效应"显著,靠近爆源处台阶外缘质点峰值振速放大系数为1.46,"鞭梢效应"随高程增加逐渐减弱;台阶边坡坡脚处应力集中明显,坡形骤变对应力波动影响较大,受"鞭梢效应"影响,边坡台阶上质点峰值振速最大值与应力最大值出现位置无相关性。     

群孔齐发爆破岩体振动频谱特性研究

基于理论分析推导出群孔等效爆炸荷载的频域表达式,并代入黏性岩体爆破振动速度幅值谱表达式中,得到群孔齐发爆破激发的岩体振动速度幅值谱表达式.针对露天台阶深孔爆破,以正方形布置的四孔爆破作为研究对象,研究群孔齐发爆破岩体振动频率的影响因素及主频衰减机制.结果表明:群孔齐发起爆激发的振动速度幅值谱随爆心距、炮孔间距、单孔药量...     

黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应研究

结合实测地表爆破振动速度数据,基于量纲分析理论,提出了考虑爆源埋深的爆破振动速度公式,对黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应进行了研究。研究表明:对于地下储库开挖爆破,考虑爆源埋深的爆破振动速度公式比萨道夫斯基公式的预测精度更高,但当爆源埋深与爆心距的比值≥0.85时,可以使用萨道夫斯基公式来预测爆破振动速度;垂直向振动速度峰值较大,施工过程中应重点监测;爆破振动速度随爆源埋深的增加呈衰减趋势,不存在爆破振动速度的放大效应。研究结果可为后续的类似研究提供一定的参考。     

黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应研究

结合实测地表爆破振动速度数据,基于量纲分析理论,提出了考虑爆源埋深的爆破振动速度公式,对黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应进行了研究。研究表明:对于地下储库开挖爆破,考虑爆源埋深的爆破振动速度公式比萨道夫斯基公式的预测精度更高,但当爆源埋深与爆心距的比值≥0.85时,可以使用萨道夫斯基公式来预测爆破振动速度;垂直向振动速度峰值较大,施工过程中应重点监测;爆破振动速度随爆源埋深的增加呈衰减趋势,不存在爆破振动速度的放大效应。研究结果可为后续的类似研究提供一定的参考。     

EPS缓冲材料衰减水下爆炸能量的实验研究

为了研究缓冲材料EPS对水下爆炸能量的衰减作用,在爆炸水池内起爆有EPS包裹的雷管,采用压力传感器测量水下固定爆心距点爆炸冲击波,采用振动传感器测量实验水池近地面固定点振动。结果表明：EPS缓冲柱体半径按梯度增大,压力测点冲击波超压、比冲击波能以及振动测点竖直方向振动速度都衰减显著;在缓冲柱体半径R≥80 mm时,水下爆炸脉动波弱化或消失;增加EPS缓冲材料的密度,可有效衰减压力测点爆炸能量,但对振动测点速度衰减影响较小;压力测点爆心距增加,测得爆炸能量减小,但能量衰减率不一定因有EPS材料缓冲而提升。导出式(1)可根据实际防设点的爆心距和药包半径来近似设计水下爆炸EPS缓冲材料厚度和密度。     

节理岩体边坡爆破振动衰减特征分析

遵义市南部新区新龙快线项目中,岩体节理裂隙较为发育,岩层产状为缓倾斜,倾角约20°,边坡的走向和结构面走向夹角较小。爆破施工时,在上覆岩体重力荷载和爆破振动荷载的共同作用下,边坡稳定性难以得到保证。为研究节理岩体边坡爆破振动速度传播规律,进而采取合理的控制措施,通过对边坡爆破振动进行监测,分析边坡爆破振动衰减特征,得到不同装药量和爆心距时爆破振动在边坡上的传播规律。研究结果表明:装药量越大,距离越小,振速衰减速度越大;振速高程放大效应效果与装药量密切相关。对监测结果进行回归分析与预测,结合研究结果最后提出合理措施。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了围岩介质体中爆破地震波的传播规律,以及地下结构与围岩爆破地震效应;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15⁷5Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

地下结构及其围岩爆破地震效应

基于地下结构及其围岩的爆破震动监测,通过峰值质点振动速度及其主振动频率分析,阐述了围岩介质体中爆破地震波的传播规律,以及地下结构与围岩爆破地震效应;并就爆破震动观测结果进行了分析探讨。文中给出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式,分析了它们之间的关系,结果显示爆破近区的爆破地震波衰减速度要明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度主频集中在15~75Hz,以45Hz最为集中。峰值质点振动速度及其主频与爆破规模与爆心距密切相关,爆破地震波的衰减受传播介质体本身的物理几何特性影响很大。     

小净距公路隧道爆破震动观测与分析

基于小净距的南方某公路隧道二期工程爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值与主振频率分析,展开了基于小净距公路隧道的爆破震动观测与研究。首先介绍了测线与测点布置原则,并阐述了爆破震动观测及其结果,得出了相应的质点振动速度峰值衰减经验公式及v-ρ关系曲线。结果表明,半断面、下上台阶和全断面爆破等三种不同隧道施工开挖方式所得出的不同的观测结果,质点振动速度峰值最大值通常出现在同一断面的墙中与顶板位置、径向方向和爆心距最小位置发生处,对应主频分布在15~75Hz,主要集中在22~50Hz。结论指出,质点振动速度峰值与对应主振频率与爆破方式以及爆心距密切相关,爆破规模与爆心距对爆破地震效应影响程度很大,隧道开挖中的全断面爆破有利于减小和控制爆破震动。     

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.