孔底设复合消能结构的岩体爆破振动特性研究

爆破振动的特性、控制方法及措施一直是工程爆破界的研究热点。基于白鹤滩水电站坝基开挖中开展的孔底设复合消能的岩体爆破开挖试验,结合动力有限元技术数值模拟,以及对实测振动傅里叶频谱分析,研究了孔底设复合消能结构的岩体爆破振动特性。数值模拟与现场监测结果表明:孔底设复合消能结构相对于常规装药结构能够大幅减小炮孔底部岩体的爆破振动速度,减小幅度达到30%以上,相应的傅里叶幅值谱峰值和主频率也有降低,可见爆破孔孔底设复合消能结构可有效降低孔底的峰值振动速度,从而控制孔底岩体的爆破损伤范围。     

Sino露天磁铁矿台阶爆破方案的确定

为确定澳大利亚Sino露天磁铁矿台阶爆破的排距和孔距,运用HolmbergPerson公式对钻孔爆破岩体损伤范围进行估算,通过迭代法确定椭圆损伤区的长短轴长度。使用动力分析软件LS-DYNA模拟5.5m(排距)×5.5m(孔距)、5.0m(排距)×6.0m(孔距)两种网孔布置方案的岩体破碎效果,结果表明:采用5.5m×5.5m方案时,炮孔之间存在未损伤区,易产生大块,后排孔起爆后出现应力集中现象。采用5.0m×6.0m方案时,爆破能量利用均匀,岩体破碎充分,是比较合理的排距、孔距参数,该方案应用于澳大利亚Sino露天磁铁矿台阶爆破,取得了良好的爆破效果。     

基于声波检测的空气间隔装药预裂爆破损伤特性研究

采用空气间隔装药预裂爆破技术进行岩体开挖,在提高爆破有效能量利用率的同时,能够取得理想的爆破效果.结合河南省经山寺铁矿上覆岩层剥离进行的空气间隔预裂爆破现场试验,采用声波检测技术,以岩体声波速度降低10％为判据,分析了空气间隔装药预裂爆破对岩体的损伤特性.结果表明,炮孔装药段爆破对岩体的损伤较严重,并有明显的粉碎区,最大深度可达2 m左右,空气间隔段的岩体损伤相对较小.岩体的爆破损伤深度与地质条件以及装药结构密切相关.     

深埋硬岩中光面爆破设计优化及经验公式

光面爆破技术是隧道工程中广泛使用的施工技术。将光面爆破简化为平面应变问题,推导了光面爆破炮孔间距、最小抵抗线、不耦合装药系数和线装药密度等参数的计算公式;采用具有特定内插角度的炮孔代替传统的垂直钻孔,推导了内插孔的控制角度,优化了斜眼掏槽光面爆破技术。利用改进的斜眼掏槽光面爆破技术进行了现场试验与施工实践,结果表明:改进方案可以有效提高周边孔的炮孔利用率和光面爆破效果。对5000 mm跨、5500 mm跨、6000 mm跨三种典型断面洞室,对炮孔优化方案进行了现场试验,取得了炮孔装药量、岩体抗压强度、炮孔间距、最小抵抗线等特征参数的现场数据,并对试验数据进行拟合,得到了经验公式,该公式对硬岩中光面爆破参数选择具有参考价值。     

起爆方式对台阶爆破根底影响的数值模拟分析

在台阶爆破中,根底率是评价爆破效果的一项重要指标。根据爆前、爆后岩体声波降低率,计算爆后保留岩体的损伤大小,确定临界破碎状态对应的损伤阈值。基于LS-DYNA的二次开发爆破损伤模拟技术,采用拉压损伤模型,对台阶爆破不同起爆点位置的爆破损伤效应进行数值模拟,并重点比较正向起爆和反向起爆条件下,相邻炮孔之间爆破根底的分布情况。模拟结果表明:起爆点位置能够影响能量和应力的分布状态,导致不同的爆破效果,正向起爆对孔底岩体有较好的破碎效果,能够有效地消除爆破根底,提高爆后台阶面的平整度。     

基于复合消能爆破技术的海底基坑开挖数值模拟研究

水工建构筑物岩石基础开挖在整个工程项目中有着重要的作用,如何在保证结构基础开挖至指定标高的前提下减小对建基面岩体的破坏和损伤是爆破开挖的关键和难点所在。本文使用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真模拟软件对水下40 m岩体在爆破开挖下的损伤状况进行了数值模拟.对复合消能结构、加入柔性垫层以及传统装药结构三种爆破技术分别在24.5 cm×24.5 cm×30 cm的岩体模型中进行爆破开挖模拟,模拟过程采用流固耦合算法,并对岩体模型添加0.4 MPa水压模拟40 m水深环境,结果发现在相同条件下,采用复合消能爆破技术可以使基底损伤深度减小38.89%,降低保留岩体能量传递30.52%,削弱保留岩体损伤程度30.90%。结果表明：复合消能结构可以有效控制建基面保留岩体损伤形态和范围,保护效果明显,可应用于水下岩体开挖的建基面保护工作。     

不同装药结构深孔爆破岩石累积损伤试验研究

提出了一种新的控制爆破技术——卸压隔振爆破技术.利用岩石声波探测技术对常规耦合装药爆破、光面爆破和卸压隔振爆破等3种不同装药结构的深孔台阶爆破进行现场试验.通过爆破前后声波测试探测炮孔损伤程度,研究不同的装药结构对爆破累积损伤效应的影响.试验证明卸压隔振爆破技术在特定的工程爆破环境下具有一定的优越性.     

分层装药爆破间隔填塞长度优化研究

分层装药爆破在工程中应用广泛,其具有良好的爆破减振和提高孔口堵塞段破碎等效果。但是在实践中,合理的中间填塞长度选择一直缺乏依据。通过有限元软件LSDYNA对90 mm孔径6 m深的炮孔分别建立中间填塞段长度为25~105 cm的五个模型,上、下药包装药量固定,耦合装药,以爆破损伤以及单元所受最大拉应力两个指标来分析填塞段长度对分层爆破效果的影响。结果表明:中间填塞长度过短,能量集中作用于中间段,会导致岩石过于粉碎;中间填塞长度的增加,孔口堵塞段岩体破碎效果也随之改善,填塞长度105 cm和25 cm相比,地表处单元所受最大拉应力增加了约1倍,但中间段破碎效果弱化;当中间填塞段长度为85 cm时,中间填塞段岩体和上部岩体均有较好的破碎效果;通过振动分析,中间填塞长度变化对离炮孔较远区域爆破振动的影响较小。基于数值模拟结果的工程试验表明,最佳中间填塞段长度为85~95 cm,较数值模拟结果稍大。     

嵌岩抗拔桩孔精确爆破施工技术

为精确控制桩周围岩体的破坏损伤。结合工程实例介绍采用光面爆破技术减少齐爆炮孔和单孢装药量，掏槽孔超前等技术措施。构成精确控制爆破技术。     

台阶爆破孔间延时时间优化模拟实验研究

为探究露天台阶爆破工程中孔间延时时间对爆破效果的影响规律,基于应力波与爆生气体共同作用理论,通过Ansys/LS-Dyna软件建立双炮孔三维实体模型,对比不同孔间延时时间下岩体应力、动能及破碎形态的变化规律,探讨了延时时间与岩体爆破破碎效果之间的关系,引入岩体完整性系数对延时时间的选取方法进行优化,并进行了现场试验验证。结果表明：孔间延时时间过小及过大,均不利于爆破能量的充分利用,存在一个爆破效果最优的孔间延时时间;数值模拟与理论计算得到的合理孔间延时时间基本相符,结合现场试验的岩体完整性表现,修正后的延时时间选取方法具有较好的适用性,在现场爆破参数优化调整后,爆破大块率降低了50%以上,为现场合理延时时间的确定提供了技术支持。