深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(<50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

深部地层地应力水平与爆破振动频率特征的相关性

不同的地应力水平对深部岩体爆破振动的频率和能量分布具有重要影响。通过对不同地应力水平的深埋隧洞爆破开挖过程中实测围岩振动信号进行快速傅里叶变换,采用功率谱分析方法研究振动信号在不同频带上的能量分布。研究表明,实测爆破振动的低频振动(50 Hz)能量占总振动能量的百分比随应力水平的提高而增加;爆破振动在其频域中除了有一个主振频率外,还存在多个子频带,且各子频带振动的能量与主频带振动能量的差距随应力水平的提高而减小;伴随爆破破岩过程而发生的应变能瞬态释放效应诱发围岩振动的主频一般比爆炸荷载诱发振动的主频低;在50 MPa或更高应力水平下,应变能释放诱发的振动能量与爆炸荷载诱发振动能量大致相当。     

高地应力下砂岩隧道围岩爆破振动响应研究EI北大核心CSCD

高地应力对隧道围岩的爆破振动响应具有一定影响。本文通过波动微分方程和分离变量法结合高地应力作用下砂岩类材料参数的变化规律求得适用于高地应力下的爆破地震波传播解析解,并通过实例分析,给出了隧道围岩中质点振动速度、加速度、应变参数随地应力大小变化规律,并借助物理模型试验装置对隧道围岩爆破振动响应随地应力的变化规律进行模型试验研究,最后将试验结果与解析解进行对比。由解析解的计算结果表明,相同围岩质点速度、加速度和应变峰值均随着地应力的增大而逐渐减小,且径向的速度、加速度和应变在低地应力阶段的衰减速率要大于高地应力阶段,随地应力的增加呈现出类似于负指数下降的趋势。在模型试验中,相比于震源附近围岩的振动响应,远离震源处地应力的变化对围岩爆破振动响应影响增大。模型试验测得的结果与解析解计算的结果相吻合。研究成果对地下隧道爆破设计和振动安全预测具有重要参考价值。     

地下厂房开挖爆破地震反应谱特征研究

建筑物在爆破地震作用下的反应是爆破振动和结构动力响应特性共同作用的结果,爆破振动反应谱综合表征了这两方面的影响。结合向家坝水电站地下厂房开挖的爆破振动监测数据,对地下厂房爆破开挖中顶拱层开挖爆破、梯段爆破、保护层开挖爆破及预裂爆破几种不同爆源形式的爆破地震反应谱进行了分析,并与露天梯段爆破以及天然地震的反应谱进行了对比。研究结果表明,地下厂房开挖爆破振动反应谱具有明显放大效应对应的周期值为0.002～0.01s,明显小于露天梯段爆破和天然地震,并且有明显放大效应所对应的周期范围相对要窄得多。     

地下厂房开挖爆破地震反应谱特征研究

建筑物在爆破地震作用下的反应是爆破振动和结构动力响应特性共同作用的结果,爆破振动反应谱综合表征了这两方面的影响。结合向家坝水电站地下厂房开挖的爆破振动监测数据,对地下厂房爆破开挖中顶拱层开挖爆破、梯段爆破、保护层开挖爆破及预裂爆破几种不同爆源形式的爆破地震反应谱进行了分析,并与露天梯段爆破以及天然地震的反应谱进行了对比。研究结果表明,地下厂房开挖爆破振动反应谱具有明显放大效应对应的周期值为0.002～0.01s,明显小于露天梯段爆破和天然地震,并且有明显放大效应所对应的周期范围相对要窄得多。     

爆破荷载作用下露天边坡稳定性分析

露天边坡的稳定性受爆破振动作用影响较大,为进一步分析研究爆破振动作用下露天边坡的稳定性特征,对露天边坡的静力稳定性进行分析,得到边坡在静力条件下的位移、应力和静力安全系数,并在静力计算的基础上,计算边坡在爆破振动下的动态响应特征,进而求得爆破荷载下边坡的位移、应力及动力安全系数等响应特征,可以来分析边坡在爆破振动作用下...     

地下洞室爆破开挖诱发围岩损伤特性及PPV阈值研究

地下洞室爆破开挖产生的围岩损伤主要由爆破荷载和地应力重分布共同作用引起。针对圆形隧洞全断面毫秒延迟爆破开挖过程,采用LS-DYNA有限元数值模拟研究了不同地应力水平下爆破开挖诱发围岩损伤的机理及爆破损伤PPV阈值变化规律。研究表明:地应力对爆破荷载产生的张拉损伤起抑制作用,高地应力条件下,爆破荷载产生的岩体损伤仅限于围岩表层,地应力重分布引起的岩体压剪破坏是围岩中大范围损伤区形成的主要原因;爆破过程中开挖面上地应力瞬态释放所产生的附加动应力也是影响围岩损伤的重要因素,相比于准静态卸荷,地应力瞬态卸荷产生的围岩损伤范围更大;随着地应力水平的提高,岩体爆破损伤的PPV阈值呈先增大后减小的变化趋势,地下洞室爆破安全振动控制标准应考虑地应力状态的影响。     

地下洞室爆破开挖过程中地应力瞬态调整诱发节理围岩松动机制研究

针对中高地应力条件下节理岩体地下洞室的爆破开挖引发的节理松动问题,基于应力波理论建立了节理岩体的瞬态卸荷力学模型,证明了简单条件下节理卸荷松动效应的存在。其次,运用离散元数值模拟方法,研究了考虑地应力瞬态调整过程的圆形隧洞节理围岩松动过程。研究表明,地应力瞬态调整过程中,圆形隧洞岩体径向应力的调整过程较直接简单,而切向应力则较为复杂;洞壁附近的节理岩体中可能形成远大于静态塑性区的松动损伤区,使最终屈服区以外的节理面强度和渗透性等力学参数发生劣化;地应力瞬态调整将在节理岩体中诱发质点的振动,是节理面损伤的主要来源。     

地下洞室梯段爆破振动效应分析

基于大型地下洞室开挖中,采用装药量较大的梯段爆破,本文探索了爆破振动传播规律及其引起的爆破振动效应;依据回归结果对爆破允许药量进行了核算,对峰值振速进行了预报,并对振动衰减规律进行了分析;引入数理统计中的置信概率,对回归分析的数据进行了可靠度的讨论,并对质点振动的主频分布进行了分析。     

地下洞室梯段爆破振动效应分析

基于大型地下洞室开挖中,采用装药量较大的梯段爆破,本文探索了爆破振动传播规律及其引起的爆破振动效应;依据回归结果对爆破允许药量进行了核算,对峰值振速进行了预报,并对振动衰减规律进行了分析;引入数理统计中的置信概率,对回归分析的数据进行了可靠度的讨论,并对质点振动的主频分布进行了分析。     

深孔台阶爆破振动模拟中的等效荷载施加边界比较

针对露天深孔台阶爆破,利用ANSYS/LS—DYNA动力有限元软件,采用将等效荷载施加在炮孔周边的弹性边界上和施加在开挖轮廓面上这2种等效模拟方法模拟爆破振动。对于荷载施加在炮孔周边弹性边界的情况,进行整段装药和分段装药的比较,研究发现,由于爆轰波的传播对爆破近区的影响较大,分段装药情况下振动幅值随爆心距衰减较快。对等效荷载施加在开挖轮廓面的3种加载情况(加后冲向荷载,加后冲向和侧向荷载,加后冲向、侧向和底面荷载)进行了比较,3种情况下得到的振动衰减规律相同。在爆破中远区,2种等效模拟方法对应的振动幅值和衰减系数大致相同,故将荷载直接等效到开挖轮廓面代替荷载施加在炮孔周边弹性边界的处理是可行的。     

高应力条件下爆破振动对岩石破坏研究

文章介绍了爆破振动的检测方法及主要过程,利用爆破振动时频分析得出某质点振动参数,利用动态应力理论将爆破振动对岩石作用转化为动态应力.以大理岩为例分析高应力条件振动波动态应力对岩石的反复压缩卸载过程,并指出在高应力条件下,爆破振动对岩石的破坏作用更加明显.     

柱状节理岩体爆破开挖松动的数值模拟

采用Voronoi方法生成柱状节理,并在炮孔壁边界施加爆炸荷载,建立离散元数值模型模拟地下洞室光面爆破过程。通过设置不同地应力水平的工况,来研究爆破开挖过程中地应力和爆炸荷载耦合作用下柱状节理玄武岩的松动机理。结果表明:爆破开挖过程中,柱状节理面存在张开和剪切滑移两种破坏模式,并在开挖卸荷时表现出张开后再闭合的特征。准静态卸荷对围岩松动变形的影响范围小于开挖瞬态卸荷,而考虑爆炸荷载与开挖瞬态卸荷耦合作用的开挖方式下围岩松动范围最大。地应力水平越高,开挖瞬态卸荷导致的松动变形范围越大。     

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...     

露天台阶爆破毫秒延时间隔时间研究

从改善破碎效果和降振两方面对国内外露天台阶爆破毫秒延时间隔时间的研究成果进行了梳理与分析。基于改善破碎效果的研究,国外学者得出多个计算公式,但参数不同,给使用者带来困惑;国内学者多基于工程实践给出经验值。基于降振的研究,国外学者提出不同计算方法,但具有一定的局限性;国内多基于工程实践给出最佳取值范围。同时展望了未来露天台阶爆破间隔时间的研究方向,可供爆破工作者参考。     

某露天采场深孔台阶爆破空气间隔装药的应用

为了改善某露天采场爆破作业中存在的振动大、大块率高等问题,采用中部空气间隔装药法代替连续装药法并对空气间隔比例进行对比研究。基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件构建装药不变条件下空气间隔比例分别为10%、12.5%、15%、17.5%和20%的中部空气间隔方案计算模型进行模拟分析:装药量不变条件下空气层比例为17.5%时,炮孔中、底部有效应力分布均匀,没有出现应力过度集中现象,效果最佳。经过现场试验后证明:采用空气层比例17.5%的中部空气间隔装药爆破后,大块率下降了27.26%、振动降低5%~12%,有效降节约了经济成本。     

钻孔爆破中环向裂纹形成机理的研究

通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法 ,得到了内爆炸荷载作用下柱形空腔周围弹性岩体介质中的动应力场。研究了爆炸载荷动态卸载对介质中应力分布的影响 ,发现爆炸荷载卸载过程中柱形空腔周围径向应力会由压转拉 ,该径向拉应力导致了钻孔爆破中环向裂纹的形成。此外 ,利用动态卸载效应理论对爆破工程实践中观察到的一些现象作了合理的解释     

钻孔爆破中环向裂纹形成机理的研究

通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法 ,得到了内爆炸荷载作用下柱形空腔周围弹性岩体介质中的动应力场。研究了爆炸载荷动态卸载对介质中应力分布的影响 ,发现爆炸荷载卸载过程中柱形空腔周围径向应力会由压转拉 ,该径向拉应力导致了钻孔爆破中环向裂纹的形成。此外 ,利用动态卸载效应理论对爆破工程实践中观察到的一些现象作了合理的解释