岩体损伤对爆炸应力波散射作用研究

分析了爆炸应力波与岩体内原生裂纹相互作用形成散射波，给出了其求解方法，确定出球形装药在岩体中的爆炸所产生损伤值，以及对随后产生的爆生裂纹展的影响，对合理确定爆炸破坏范围和装药具有一定意义。     

爆炸过程中的应力波

通过对爆炸过程进行分析,运用质量和动量守恒原理,导出了爆炸过程中应力波传播规律;随着介质质点距装药中心距离的增大,应力波幅值在衰减,应力波波形在变化,其传播速度也在减小。通过对球形装药爆炸后应力波传播过程的数值模拟,可以形象地说明上述传播规律。     

基于UDEC岩体爆炸应力波衰减规律的研究

通过GENERATE命令划分有限差分网格,BOUNDARY xvisc和BOUNDARY yvisc命令产生静态边界,DAMP命令确定Rayleigh阻尼参数中的最小中心频率和最小临界阻尼比,选用高斯脉冲函数作为动力激励作用于炮孔壁粉碎区边界,输入爆炸动力荷载,建立岩体爆破UDEC数值计算模型,运用离散元件UDEC模拟了距爆源不同距离处岩体质点爆炸应力波的变化特征。数值模拟与理论推导结果表明:用离散元软件UDEC计算得到的岩体中爆炸应力波衰减规律与理论公式计算结果基本符合,误差在工程实践应用的允许范围之内,因此UDEC适合用于数值模拟爆炸荷载下岩体动态响应。     

不同配比水泥模型中的爆炸应力波测试分析

本文对小模型试验中的爆炸应力波测试方法进行了探讨,提出了一种简易微型压电式压力传感器的设计制作方法;成功地测试出不同阻抗的水泥模型中的应力波形,并对应力波参数及波形进行分析表明;应力峰值及能流密度随介质阻抗增大而增大,而作用时间及上升时间则减小.     

爆炸应力波传播规律与TSP基本原理分析

TSP是一种用微量炸药爆破产生地震波进行隧道地质超前预报的技术。为了更好地了解TSP基本原理。分析了炸药爆炸所产生的应力波在介质中的传播形式及其能量的分配,推导了应力波传播形式的波动方程。在此基础上,详细地阐述了TSP超前预报探测系统工作原理和TSP测试爆破设计,最后应用TSP法对某隧道掌子面进行了探测分析。这些成果可为探测人员进一步掌握TSP技术提供一些理论参考。     

粘弹性岩体中的爆炸应力波

本文从理论上研究了粘弹性岩体中爆炸应力波的传播规律,建立了粘弹性应力波传播的数值计算方法.研究表明,由于粘滞数应,应力波波阵面的不连续性已不复存在,低应力的传播速度高于高应力的传播速度,应力波的上升时间越来越大,且应力波的衰减指数与装药直径有关.     

混凝土靶内爆炸应力波测量方法研究

为研究爆炸试验中靶内应力波传播规律的测试方法,设计PVDF压力传感器和碳阻式压力传感器进行试验研究。用环氧树脂对压力传感器接口及导线进行防水防潮密封处理,传感器安装用角铁做支架。为避免传感器结构对应力波传播的影响,将不同长度的角铁周向焊接在铁筒上,传感器用A、B胶粘接在角铁上。在混凝土圆筒靶中,距爆心不同距离周向布置6组应力波测点,埋设PVDF压力传感器和碳阻式压力传感器,进行2炮静爆试验。试验结果表明:两种传感器均测到应力波波形,PVDF压力传感器测试效果比碳阻式压力传感器测试效果好,在距爆点最近的测点,2种传感器的测试波形非常接近。     

应力卸载过程砂岩应力波传播及衰减特性试验研究

由于岩体开挖卸载和原岩应力重新分布的复杂性,围岩体通常处于复杂的应力卸载环境中。为研究应力卸载过程砂岩应力波的传播及衰减特性,设计了长径比L/D≈65的条形试件,利用动静组合加载装置进行了不同轴向卸载应力下的小扰动撞击试验,测得了不同测点处的砂岩应力波信号,研究了不同卸载应力对应力波波形、纵波波速值、波峰的时空衰减规律、波峰及波峰衰减速率等的影响,并建立了经验规律模型。研究表明:砂岩是否具有卸载应力对应力波波形具有显著影响;随应力卸载,纵波波速呈“近似线性+非线性”衰减,波峰及其衰减率均呈指数变化;随距离和时间增加,波峰均呈指数衰减,且不同应力卸载阶段波峰的时空衰减具有不同敏感性;研究结果对爆破开挖条件下深部工程岩体稳定性分析提供了重要的理论参考。     

应力波效应对爆炸作用下RC桥损伤特性的影响

为了研究RC桥梁抗爆性能,分析了应力波传播的基本原理,采用AUTODYN软件建立了有限元计算模型,验证了计算方法的有效性,对空中爆炸作用下方形空心RC桥动态响应进行数值仿真,分析了方形截面RC桥应力波的传递路径和不同位置的损伤特点.得到以下结论:爆炸作用下RC桥损伤特性受应力波效应影响明显,且主要为自由面反射引起的拉应力;梁体上缘下表面损伤最为严重,须重点防护;梁体两缘上部形成“耳状”损伤;梁体下缘上表面中部出现明显损伤.     

岩石内爆炸应力波破裂区半径的计算

在计算爆炸应力波作用下裂隙区的扩展半径时，通常忽略冲击波的作用，这给计算带来较大误差。针对此，本文从理论上提出了新的计算方法．同时也给出了人们一直忽视的岩石中应力波压坏区范围的计算公式。     

爆炸过程中有关应力波传播问题探讨

针对爆炸过程中出现的3种常见应力波,对基传播速度和应力波幅值进行了讨论,指出应力波的传播速度及其引起的质点振动幅值均与材料的泊松比密切相关。对于应力波传播试验中出现的纵波、横波及瑞利表面波这3种常见应力波,从数值模拟的角度进行了再现。     

饱和土中爆炸应力波传播特性研究

在饱和土地层中建设了大量的工程项目,由于安全和防卫的需要,这些重要的工程必须考虑爆炸应力波荷载的作用,研究饱和土中爆炸应力波传播特性有着重要的意义.基于应力波传播理论,初步分析了爆炸荷载作用下饱和土介质的变形特性、压缩特性和强度特性;采用有效应力动力分析方法,推导了爆炸应力波在饱和土介质中传播的有效应力运动方程.研究结果可以为饱和土介质中建筑设施的抗爆安全评估提供理论依据.     

PVDF薄膜传感器用于测试块状岩石表面爆炸应力的研究

采用PVDF（聚偏二氟乙烯）薄膜传感器对岩石表面爆炸应力进行测量,并分析炮孔内不同填塞介质对爆炸应力波在岩石介质中传播的影响。在直径为28 mm、孔深为25 cm的炮孔内填塞不同的介质（空气、水或沙子）,采用不同的装药结构分别进行爆破试验,通过PVDF薄膜传感器得到了不同工况下岩石表面应力波时程曲线。分析炮孔内不同填塞介质对爆炸应力波透射的影响发现,水作为炮孔填塞介质时,爆炸应力波透射能力强,炸药爆炸产生的能量用于岩石破碎的比例高。水作为炮孔填塞介质时,为达到岩石开裂效果,装药结构设计为1发8^#雷管加2 g传爆药（聚黑-14）;当沙子作为炮孔填塞介质时,为达到岩石的开裂效果,装药结构设计为1发8^#雷管、2 g传爆药（聚黑-14）和20 g炸药（聚黑-2）;前者炸药用量仅为后者的15.3%。炸药使用量减少,也降低了爆破次生危害的影响程度。用PVDF薄膜传感器在岩石表面直接测量爆炸应力的方法是可行的。     

接触爆炸荷载下金属管道中应力波数值分析

以大口径金属管道为对象,通过数值模拟研究了金属管道在局部外接触爆炸荷载作用下的应力波对其的效应。根据管道应力波传播过程的数值模拟结果,分析了管壁中应力波产生、发展和传播的过程及应力波形特点;比较了管道发生破坏前后应力状态的变化;阐述了管壁各观测点切向、径向与轴向应力随时间的变化特征,并探讨了其中的原因。     

地应力对混凝土材料中爆炸应力波传播影响规律研究

为研究山体、坝体等自然环境下不同地应力水平对爆炸应力波传播的影响,采用数值模拟技术对不同地应力条件下混凝土试件进行爆炸模拟试验。通过对混凝土试件边界处施加不同大小的应力,观察了在不同地应力下试件承受爆炸荷载后的破坏现象;通过改变模型单边地应力数值设置对照组,随后对不同模型施加相同爆炸荷载,得到了试件中各预设的4个测点的峰值应力及质点运动速度。借助试验中测点峰值应力与质点运动速度等爆炸波特征参数的变化,进而分析了不同地应力大小对爆炸应力波传播的影响。结果表明：地应力对爆炸应力波的影响主要表现为在高地应力水平下的“抑制传播”与低应力水平下的“促进传播”。爆炸过程中,爆炸应力波与地应力的叠加耦合增大了测点峰值应力强度,反之,高地应力抑制了介质颗粒的位移,从而降低了质点运动速度。研究从不同地应力水平对爆炸应力波的传播影响角度入手,创新性地分析了地应力对应力波的抑制作用,其结果可为深地下钻孔爆破过程中破坏区的预判,地下结构抗爆防护等方面提供一定的理论依据。     

虚拟仪器测试技术在爆炸应力波测试中的应用

爆炸应力波的分析研究对矿山工程有重要的指导作用。采用基于LabVIEW和采集卡的虚拟仪器测试技术,对矿山爆破非均质不连续岩体中爆炸应力波进行现场测试,取得了测试数据,并和理论计算值进行了对比分析。     

节理走向角度对爆炸应力波传播影响的试验研究

自然岩体多为含有节理裂隙等地质结构面的不连续介质。大量的经验表明,岩体的这种不连续性对爆破工程中爆炸应力波的传播及岩石的破坏范围与程度都具有重要影响。为了研究节理走向角度对爆炸应力波传播的影响,分别对含不同走向角度节理岩体的声波速度与爆炸应力波通过节理时振幅的衰减进行了试验研究。首先对含不同走向角度的层状节理岩石试件进行了声波波速测试,结果表明含节理岩石试件的声波速度与完整试件相比都有不同程度的衰减,且衰减程度随节理与声波传播方向夹角的增大呈线性减小关系。其次,通过对司家营铁矿现场24次台阶爆破试验,发现应力波通过节理时,振幅的衰减程度随节理走向角角度的增大呈先减小后增大变化,当走向角度为90°时,应力波振幅的衰减最小。     

爆炸荷载作用下钢纤维混凝土构件试验研究

本文对钢纤维混凝土板的抗爆炸局部破坏作用进行了实验研究。由于纤维的加入,增加了结构的整体性,大大提高了结构的抗震塌破坏能力;对钢纤维钠筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的弯曲破坏进行了试验研究,纤维加入后,使结构在相同荷载作用下的振动财周期缩短（即刚度增加）,残余承载力明显提高。     

泡沫铝衰减一维应力波特性研究

为了解泡沫铝衰减一维应力波特性,完善泡沫铝动力性能的理论体系。首先运用一维应力波理论及泡沫铝的力学特性,对应力波在泡沫铝中的传播规律及泡沫铝衰减应力波性能等问题进行了理论分析。然后基于SHPB(霍普金森压杆)技术,运用LS-DYNA对一维应力波在泡沫铝中的传播规律及泡沫铝衰减应力波特性进行了数值模拟研究。理论与数值模拟结果均表明:在应力波的传播路径上增加泡沫铝,应力波通过泡沫铝后,其应力幅值、波长、及应力幅值作用时间均发生明显的变化;在该条件下,增加5 mm厚的泡沫铝,一维应力波经过泡沫铝后,可以衰减掉未增加泡沫铝时应力幅值的39.9%,应力波由原来的矩形波变成三角形波,波长与持续时间也显著减小。同时,厚度对泡沫铝衰减应力波幅值具有较为明显的影响,相同能量的应力波通过泡沫铝材料厚度越厚,则应力波幅值衰减越明显;由此可知,泡沫铝用于防护冲击与爆炸荷载的缓冲吸能材料方面具有非常好的应用潜力。     

爆炸应力波在含层理介质中传播规律的实验研究

采用超高速数字图像相关实验系统,进行了爆炸应力波在含层理结构的PMMA试件中的传播试验,分析了全场应变的演化过程和相关测点的应变时程变化。实验结果表明:爆炸应力波在含有层理的介质中传播时,层理远区的应力波衰减幅度比层理近区的应力波衰减幅度大。通过应变云图的演化过程发现,应力波遇到层理后会发生反射,入射拉伸波与反射拉伸波叠加形成了较强的拉伸集中区,并沿着层理向两端扩展逐步减弱。此外,通过数据拟合得到了层理内、外侧的应变峰值衰减规律,应变峰值的衰减随距离基本是线性的,且层理内侧的应变衰减速度大于层理外侧的。