大空间柱壳结构爆炸动力响应的Ritz-POD数值模拟

应用ANSYS/LS-DYNA建立大空间柱壳结构在内爆炸荷载作用下的数值模拟实验,在验证模型及参数选取的正确性及可靠性的基础上,建立了大空间柱壳结构在内爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。将Ritz振型叠加法与POD法结合,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱面网壳结构在内爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行了数值模拟计算与分析,研究了矢跨比和爆炸点位置等因素对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适合于大空间柱壳结构的爆炸动力响应分析,矢跨比大的结构防(抗)爆炸冲击波的能力较强。偏心爆炸比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利,设计中应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。     

大直径超深孔柱状装药爆炸注浆机理的研究

利用ANSYS／LS-DANA软件对爆炸载荷作用下大直径深孔柱状水耦合装药务件下，砂岩含水段大倾角裂隙的扩展范围进行数值模拟，提出爆炸注浆加固围岩技术，并在淮南新集矿区刘庄矿风井进行工程应用，取得了较好的效果。     

某特高压变压器爆炸事故数值模拟重构

特高压变压器由于体积大、油量多、电压高,具有较高的火灾爆炸危险性.本文针对某特高压变压器爆燃事故进行分析,根据发生事故的部位位于高压套管的事实,利用FLACS建立了全尺寸特高压变压器模型,模拟了高压套管先泄漏后爆炸与套管先爆炸后引发二次爆炸两种工况.研究发现:先泄漏后爆炸条件下,模拟的爆炸压力与依据事故监控估算的爆炸压...     

爆炸冲击作用下混凝土T梁的动态响应

基于爆炸基本理论,设计制作了混凝土简支T梁模型,并对其进行了不同爆炸高度和炸药药量组合下的爆炸试验研究,分析了简支T梁模型在不同爆炸高度和不同炸药量下的动态响应。同时应用ANSYSLS-DYNA软件仿真分析了简支T梁模型的动态响应,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明,爆炸冲击作用下,混凝土T梁结构的动态响应对爆炸高度更敏感,翼缘板比梁肋等其他部位的动态响应要大,更容易损毁。所以,对于梁式桥,顶板和翼缘板部位的加强有助于桥梁的防爆抗爆。     

建筑抗爆研究中超压的分布特征及确定方法

爆炸超压是描述爆炸荷载的重要指标,不同方法的超压计算结果具有较高的离散性。通过分析试验数据图表拟合确定入射超压与反射超压关系的反射系数计算式,搜集转化得到大量爆炸超压理论计算公式与爆炸试验数据,从而对爆炸超压在不同比例距离下的分布特征进行分析。研究结果表明:当比例距离小于0.5m/kg1/3时,爆炸超压概率密度服从指数分布;当比例距离大于0.5m/kg1/3时,爆炸超压概率密度服从正态分布。当比例距离小于0.5m/kg1/3时,爆炸超压变异系数达最大值1,比例距离在1.5～6.0m/kg1/3之间时,变异系数较小,在0.13～0.2m/kg1/3之间;反射超压变异系数较入射超压略大。依据不同比例距离下爆炸超压分布期望数据,拟合得到爆炸超压的计算公式与具有95%保证率条件下的爆炸超压分布范围计算公式。     

柱承式网架结构在连续爆炸荷载作用下的动力响应

利用ABAQUS有限元软件对柱承式网架结构在连续两次爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟。结果表明:第一次爆炸后网架的部分杆件屈服,结构整体产生了一定残余变形,这些结构损伤加剧了第二次爆炸荷载作用下结构的破坏;屋顶的爆炸荷载导致该网架结构产生较大的下挠,故在有类似抗爆需求的大跨屋盖设计中,屋顶的爆炸荷载必须引起足够的重视;网架平板支座的抗剪连接构造是柱承式网架结构抗爆的薄弱环节并提出了几种提高网架支座抗剪承载力的加固措施。     

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

传统数值方法模拟建筑结构在爆炸荷载作用下的结构响应和连续倒塌时,具有计算模型复杂、计算量大的特点,实际应用价值不大。基于将爆炸荷载作用下结构响应分析分两步进行的数值模拟方法,利用非线性显式动力分析软件AUTODYN的Remap技术模拟爆炸波在空气中的传播过程,利用压强测点记录结构构件表面的爆炸压强时程曲线;建立结构精细化有限元模型,并将上一步记录的爆炸压强时程曲线施加于结构构件,利用LS-DYNA显式求解器分析结构在爆炸荷载作用下的动态响应和倒塌过程。将该方法应用于某钢框架结构在爆炸荷载作用下的动态响应和连续倒塌分析。结果表明：钢框架结构具有较好的抗爆性能,在发生1000kg TNT当量及以下规模的室外爆炸时,主体结构能够保证安全;在发生1500kgTNT当量及以上大规模爆炸时,发生次梁塌落等局部破坏,亦可能发生结构连续倒塌。     

甲烷爆炸初期火焰传播规律尺度效应研究

为了研究大型实际煤矿瓦斯爆炸火焰传播规律,在长1.5 m、内径0.1 m的小尺寸管道实验基础上,同比例放大管道尺寸至3、5、10、15、20倍,利用FLUENT软件模拟研究甲烷爆炸初期火焰传播特征,得出5个尺度下的火焰传播速度、爆炸压力和爆炸温度的变化规律,并得到拟合曲线。结果表明,管道尺寸对爆炸压力和爆炸温度影响较小;火焰传播速度、爆炸压力和温度是相互影响的。研究可为下一步大尺寸实验提供技术支撑。     

内爆炸作用下舰船多舱室破坏的数值模拟

内部爆炸条件下爆炸波受舱室壁面多次反射叠加作用,其破坏作用大大加强,破坏机理也与空中（自由场）爆炸有明显区别。对内部爆炸作用下舰船多舱室结构的破坏效果进行数值模拟分析,结果表明：舰船十字形舱室的舱壁和甲板对爆炸能量具有导向作用,爆轰产物压力分布与破坏范围均呈比较明显的十字形分布;内爆炸作用下爆点所在舱室的舱壁可能发生整体冲切破坏,在爆轰产物推动下,冲切破坏的舱壁能够达到较高的飞行速度,并在飞行过程中对相邻舱壁造成碰撞破坏;具有泄爆孔和外侧加强筋的舱壁其破坏程度可有效降低,而内侧加强筋对舱壁则无加强效果,同无配筋情况相比,设内侧加强筋的舱壁的破坏程度要稍大。     

钢板-聚氨酯复合墙体的减爆吸能效应分析

墙体自身变形吸收和耗散爆炸能量,可以有效地减轻爆炸冲击波对目标的破坏作用。采用一维应力波理论分析、比较钢板-聚氨酯和钢板-混凝土复合墙体的减爆吸能效应,并运用ANSYS／LS-DYNA有限元程序对2种复合墙体在爆炸冲击波作用下的减爆吸能性能进行数值模拟。研究结果表明：钢板．聚氨酯复合墙体比钢板．混凝土复合墙体具有更好的减爆吸能效果,主要原因是聚氨酯材料允许墙体产生明显的大变形,耗散了大部分爆炸能量。     

隧道电子雷管爆破降振技术试验研究

 电子雷管是一种延期时间可以根据实际需要任意设定并精确实现发火延时的新型电能起爆器材,是近年来起爆器材领域里新进展之一,被称为爆破技术的一场革命。结合兰渝铁路的建设,在人和场隧道进行电子雷管降振试验、电子雷管与非电雷管联合降振试验,对隧道电子雷管爆破降振机制进行研究,优化隧道炮眼的延时时间,研究电子雷管与非电雷管的衔接方法,取得隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术和电子雷管与非电雷管联合降振技术。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺不变的情况下,爆破振动降低80%以上;在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低50%以上。隧道电子雷管与非电雷管联合降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低40%以上。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术的炮眼间延时间隔时间对隧道爆破的效果至关重要,炮眼间延时间隔时间过大,影响隧道的爆破进尺和岩石破碎效果;炮眼间延时间隔时间过小降振效果不明显,有时振动反而增大。隧道电子雷管降振技术,不但解决复杂环境下铁路隧道的施工问题,该技术也可在城市公路隧道中进行应用,已取得良好的社会和经济效益,对类似工程具有很好的指导意义。     

某煤矿岩巷不同爆破方式振动特性研究

通过对煤矿坚硬岩石巷道爆破振动监测,基于萨道夫斯基公式,回归得到巷道掘进爆破和深孔松动爆破振动速度衰减规律,并采用小波包变换和HHT变换对两种爆破方式的地震波能量分布特征进行了对比分析。研究结果表明:在试验煤矿深部地层中,采用浅孔和分散装药的巷道掘进爆破地震波主振频率高,主要集中在150~250 Hz;集中装药的深孔松动爆破地震波主振频率低,集中在40~80 Hz;硬岩中巷道掘进爆破振动速度衰减规律符合软岩特征,而深孔松动爆破与硬岩一致,深孔爆破试验起爆药量没有超出允许单段最大装药量;低频区爆破地震波能量少,巷道掘进爆破地震波能量主要集中在128~277 Hz,深孔松动爆破地震波能量主要集中在32~64 Hz;深孔松动爆破地震波主振频率峰值能量大,是巷道掘进爆破的320倍。     

宁德核电站核岛基坑爆破开挖安全控制研究

 基坑在进行爆破开挖时,爆孔周围岩体必然会因爆炸作用而造成破坏,因此加强爆破开挖安全控制对于保障工程质量至关重要。以福建宁德核电站核岛基坑爆破开挖为依托,根据场地地质勘测资料,通过现场爆破振动试验获得场地爆破振动衰减规律,通过声波测试以及数值模型试验获得爆区损伤深度与距爆源30 m处质点峰值振动速度之间的函数关系,结合工程施工对基础爆破开挖损伤的要求确定30 m处爆破振动速度阈值,并通过后期全程监测验证控制参数的有效性。     

岩石爆破机理与显示动力学有限元理论研究

隧道的爆破总体上说就是岩石的爆破,所以研究岩石的爆破机理显得尤为重要。国内外很多学者都对岩石的爆破机理进行了研究,但是没有形成完整的岩石爆破作用机理理论。本文对岩石的力学性质、爆破机理、显示动力学进行研究,为岩石爆破数值模拟提供参考。     

改扩建公路岩质高边坡爆破开挖稳定性分析

为研究不同爆破开挖方式对岩质高边坡稳定性的影响,依托京沪高速公路改扩建工程,建立岩质高边坡爆破荷载时程曲线,研究了边坡采用同时起爆和微差爆破两种起爆方式的动力响应特征,对比分析了两种起爆方式的安全系数以及质点速度变化规律。结果表明:采用修正的爆破荷载常量B计算等效爆破动载的方法,研究爆破作用下的岩质高边坡的稳定性是合理可靠的; 采用微差爆破边坡稳定性较高,边坡的安全系数随等效爆破动荷载的施加呈现出递减的周期性变化,在等效爆破动荷载F达到最大值F_max和0.6F_max时所对应的安全系数为极小值点; 各质点的速率变化与爆破动荷载的施加有同步变化,随着质点距爆破区的距离增加,规律逐渐减弱,仅在最大值附近出现峰值振动,而同时起爆的各质点的速率要大于微差爆破,不利于边坡开挖,各测点之间的峰值依次出现了递减和滞后的现象; 采用微差爆破在爆破区附近出现了应力集中现象,局部剪应力大于岩体的抗剪强度,产生剪切破坏,爆破前后的位移监测差值较小,取得了良好的松动作用,岩体出现局部裂隙,应注意后期及时支护。     

隧道爆破近区爆破振动测试研究

 隧道掌子面附近围岩的稳定性对施工人员和隧道自身的安全至关重要,实践证明,由隧道爆破远区振动数据得出的围岩振动规律不适用于爆破近区。因此,测试隧道爆破近区围岩的振动、研究隧道掌子面附近围岩的振动规律是隧道钻爆施工安全的重要保证。以贵阳-广州铁路棋盘山隧道为工程背景,在隧道掌子面后方隧道拱顶5 m范围的围岩内安装定制的速度传感器,测试隧道拱顶部位围岩的爆破振动速度;利用隧道中导洞的开挖,在中导洞掌子面正上方和侧面2 m范围的围岩内安装定制的速度传感器,测试掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动速度;研究隧道掌子面后方隧道拱顶、掌子面正上方和侧面围岩的爆破振动规律。研究成果对隧道钻爆施工具有一定的指导意义。     

多种规格石料开采块度预测与爆破控制技术研究

 针对多项工程要求的多种规格石料开采难题,以铁炉港采石场为工程背景,采用现场调研、工程试验、计算预测和爆破控制技术等方法,研究多种规格石的高效爆破开采技术。施工前,结合采场结构面调查结果和采场爆破漏斗试验,对采场进行岩体块度分区,绘制出满足工程开采的爆破块度分区图,提高了规格石开采的效率;借助Kuz-Ram数学模型,建立爆破设计参数与爆后石料不同块度所占百分率的关系式,根据此关系式可由爆破参数预测爆堆块度和爆破效果,并可根据预测结果对爆破参数进行优化;施工过程中,研究降低粉矿率的崩塌爆破技术,分析其作用机制,并通过对比耦合装药、全孔不耦合装药和不均匀不耦合装药结构的爆破效果,表明不均匀不耦合装药结构崩塌爆破技术能大大降低粉矿率和工程成本。现场应用情况表明,采用这一系列保证规格石开采的技术,不但能满足工程高质量的要求,而且经济效益显著。     

Evaluation of influence of vibrations generated by blasting construction on an existing tunnel in soft soils

The controlled blasting technique is employed, for the first time, on the diaphragm wall of an existing road tunnel in soft soils in the city of Shanghai, and therefore, safety demands on evaluation of influence of the blasting vibrations on the tunnel are highly required. Based on the practical blasting scheme of four sections of diaphragm wall of the tunnel to be exploded in three groups, the field monitoring of blasting vibrations is carried out on the bottom plate of the tunnel and the blasting vibration effects on the tunnel are measured throughout the blasting construction. The sequential characteristics of vibration velocities and accelerations of the tunnel structure are obtained from the field blasting tests. In order to fully understand the safety criterion of the blasting vibrations on the tunnel, a 3D numerical model is established by the finite element software ABAQUS. The numerical simulation results are confirmed by field monitoring data. Based on the monitoring data and numerical results of the tunnel subjected to blasting loads, results show: (1) the blasting energy is transferred mainly along the vertical direction; (2) the basic frequency domain of the tunnel responses caused by the explosion is relatively in a lower frequency range; (3) distinct vibration response spectra of the tunnel structure are observed along the horizontal and vertical directions; (4) the performance of the tunnel subjected to the blasting construction is in a critical state of safety and thus the blasting construction scheme should be implemented carefully. Finally, critical issues on evaluation of the blasting construction are fully discussed and evaluated, which provide a reference for other similar projects.     

岩体单孔及群孔齐发爆破爆炸荷载数值分析

 采用广东岭澳核电站现场岩体的力学特性和基岩爆破参数，利用高能炸药的状态方程模拟岩石乳化炸药的爆炸过程，并假定岩石在爆炸产生的高应变率和高压环境下符合率相关的弹塑性本构关系，由此利用显式动力分析方法模拟单孔柱状装药和群孔齐发爆破柱状装药情况下的岩体爆炸应力波的传播过程，分析岩体爆炸粉碎区边界峰值应力的变化情况和衰减特征，并与相关理论公式进行比较，得到单孔和群孔齐发爆破情况下岩体爆炸荷载随装药量的变化规律。研究结果表明，爆源近区岩体爆炸冲击波压力急剧衰减；岩体爆炸峰值应力随装药量增加而增加；拉应力随药量的增长幅度远比压应力小；单孔药量的变化对岩体爆炸荷载的影响大于最大段药量的影响。工程实践中采用多爆孔小药量的爆破方式能有效减小岩体动态响应。     

预裂爆破和光面爆破在边线控制施工中的应用

介绍应用预裂爆破和光面爆破技术在大保高速公路高挖方边坡石方开挖进行边线控制爆破的设计原理及实施效果。指出在边线控制爆破施工中，预裂爆破和光面爆破具有较高的使用价值。