毫秒延时爆破干扰降振作用研究

毫秒延时控制爆破技术在工程爆破界被普遍采用,目前对毫秒延时爆破在介质内部所产生的物理力学现象还没有相当准确的研究成果,毫秒延时间隔时间的计算也比较多地偏向于获取更好的爆破效果。本文从爆破地震波之间相互叠加干扰降振的原理出发,研究了毫秒延时爆破波形叠加干扰降振时延时间隔时间的计算方法;在现场试验的基础上,结合利用小波变换能量法识别雷管实际延时时间的方法,验证了所得结论的正确性。为工程中应用毫秒延时爆破控制振动,提供了理论依据。     

延时时间对地表振动叠加效应的影响

为了得到非电雷管和电子雷管的合理延时时间进而控制地表振速,以厦门抽水蓄能电站的进场通风兼安全洞的延时爆破为背景,通过现场实测数据和理论公式分析了不同延时时间对地表振动叠加效应的影响。根据实测数据,分析了隧道掘进中毫秒延时爆破和半秒延时爆破地表振动波形的叠加效应,可知非电雷管的误差导致毫秒延时爆破中不同段的地表振动波形形成叠加;而半秒雷管虽有误差,但延时时间较大,不同段的振速波形之间相互独立。利用理论计算探讨了本工程中第1段掏槽孔和第2段掏槽孔在不同延时时间下的振动波形叠加情况,给出了叠加振速放大、叠加振速减小和无叠加产生的几种情况。依据理论和实测振速波形的叠加效应,分别提出适合本工程的毫秒延时非电雷管和电子雷管的合理延时时间,可为类似的隧道延时爆破提供借鉴。     

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。     

毫秒延时爆破振动叠加作用的数值模拟研究

首先进行了单孔爆破地震波数值模拟,其波形变化规律与相关研究相吻合。在此基础上进行了两孔延时间隔为0～25ms的爆破振动波形叠加作用的数值模拟,并讨论了两种不同延时间隔理论的可行性和实用性。研究表明,即使延时间隔不足1/5倍主震周期,毫秒延时爆破的振速也低于齐发爆破的振速;当延时间隔约为1/2倍主震周期时,存在部分测点振速低于单孔爆破振速的现象,但由于爆破振动周期不规则变化,其降振的可靠性不高;当延时间隔大于地震波持续时间时,可避免前后地震波主震段叠加,从而将多孔毫秒延时爆破振速降低至单孔爆破的振速。     

电子雷管在隧道钻爆法开挖中降振试验研究

电子雷管是目前世界上最先进的起爆器材之一,其延时机理与电雷管和非电毫秒导爆管雷管具有本质的区别。电子雷管延时精度高,为爆破工程的错峰降振和干扰降振提供了有力支持。结合贵广铁路客运专线牛王盖隧道建设,所进行的电子雷管和非电毫秒导爆管雷管起爆的降振试验表明,使用电子雷管爆破振动可以降低60%以上,这为解决复杂环境隧道钻爆法开挖的安全问题提供了有效的技术手段。     

基于精确延时的基坑开挖爆破振动控制研究

为了控制精确延时爆破时的爆破振动,基于弹性本波理论给出了合理的毫秒延时间隔时间计算公式,并结合基坑开挖工程,对现场实测信号进行分析。结果表明：孔内毫秒延时间隔为4 ms和孔间毫秒延时间隔为12 ms时的瞬时能量较小,利于爆破振动控制。短毫秒延时间隔能够实现爆破地震波能量大幅减小,并能优化爆破振动能量分布范围,趋向于高频方向发展。     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

精确延时爆破振动速度峰值预测模型

根据几何地震学的基本原理,以单孔爆破振动速度峰值为基础,按照毫秒延时时间间隔建立精确延时逐孔起爆振动峰值预测模型。不仅可以预测爆破振动速度峰值,而且能够直观地展现爆破区域范围内振动峰值的变化情况,并能从保护区域内振动峰值出发,设定合理的毫秒延时间隔时间。根据现场应用数码电子雷管的深孔爆破实验,该方法计算的预测振动峰值与实测振动峰值吻合良好,计算结果可靠性较好,可以在实际工程中推广使用。     

精确延时爆破振动速度峰值预测模型

根据几何地震学的基本原理,以单孔爆破振动速度峰值为基础,按照毫秒延时时间间隔建立精确延时逐孔起爆振动峰值预测模型。不仅可以预测爆破振动速度峰值,而且能够直观地展现爆破区域范围内振动峰值的变化情况,并能从保护区域内振动峰值出发,设定合理的毫秒延时间隔时间。根据现场应用数码电子雷管的深孔爆破实验,该方法计算的预测振动峰值与实测振动峰值吻合良好,计算结果可靠性较好,可以在实际工程中推广使用。     

立井直眼微差爆破模型试验振动测试与分析

为降低立井爆破施工的振动效应,以立井爆破中两圈直眼为原型,实施三种不同起爆延期的直眼微差爆破模型试验,并用UBOX-5016型爆破振动智能监测仪测试混凝土模型的爆破振动效应。实测爆破振动波表明,微差爆破可减少单段起爆药量、明显降低爆破振动效应;起爆延期25 ms时I段、Ⅱ段爆破振动波形彼此叠加,测点形成干扰降振效应,爆破峰值振动速度较小;起爆延期为50 ms时I段、Ⅲ段爆破振动波形彼此独立,峰值振动速度由单段起爆药量决定。竖向爆破振动波形频谱分析表明,微差爆破振动幅值明显低于齐发爆破,且波形复杂。微差爆破能显著降低爆破振动效应,主振频率较高。     

基于ANSYS/LS-DYNA的竖井掏槽延时爆破研究

为了探究小间距地下在建构筑物爆破施工对既有地下结构的影响,以米仓山竖井及隧道工程为例,从竖井掏槽孔延时爆破的角度,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,针对既有隧道的降振效果进行了一系列的数值模拟。模拟结果表明:当多个掏槽孔同时起爆时,爆破地震波的传播易受传播介质及传播距离的影响,且爆破地震波具有明显的主振段;延时爆破可实现多个爆破波不同程度的叠加消能情况;当延时时间为2 ms,即为主振周期的一半时,既有隧道降振效果十分显著;延时时间大于主振周期时,降振效果同样明显,但主振区持时也相应拉长,可能会为隧道带来长持时的塑性破坏;此外,竖井掏槽时间的确定应结合结构的破岩效果进行考虑。     

冰介质爆破特性实验研究

迄今 ,由于缺乏对冰介质爆破特性的了解 ,黄河防凌爆破仍停留在局部经验阶段。本文对冰介质的力学特性进行了实验研究 ,并测定了部分力学特性。结果表明 ,在爆炸载荷作用下 ,冰介质呈现明显的脆性变形 ,并且其抗压强度是抗拉强度的 3～ 6倍。通过 -2 5℃气温条件下冰介质中标准爆破漏斗试验 ,求得炸药单耗为 83 0 g/m3,与爆破中软岩石的炸药单耗相当。     

双孔微差及长柱药包爆破振动数值模拟研究

为进一步讨论双孔微差爆破及柱状药包爆破振动新特性,通过在空腔内壁施加等效爆源荷载方法,建立药包爆破振动LS-dyna数值模拟模型,分别对双孔微差爆破和长柱状药包爆破振动进行分析。通过控制加载时间模拟不同延时间隔下的微差爆破过程,同时建立不同长度的加载组元来表示柱状装药的药包长度,进而研究药包长度对爆破振动的影响。数值模拟结果与相应的理论计算结果具有较好的一致性。结果表明:微差爆破质点峰值速度与距离整体呈现负相关,但在衰减过程中出现局部的增大现象,增大的幅值和区间与延时间隔有关,间隔时间越长,局部放大效应距离爆源越远,放大幅值越小。对长柱药包的模拟结果则表明:对于介质中某一点,当药包长度达到特定值后,质点峰值速度将不随着药包长度的增长而增大,这表明传统的通过药量来衡量爆破振动幅值的计算方法具有一定局限性。这些成果对爆破振动预测及爆破施工设计具有一定指导意义。     

基于CEEMD-HHT方法确定隧洞爆破网路实际延迟时间

为解决爆破网路设计延迟时间和实际延迟时间存在较大误差的问题,利用互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)对爆破振动信号分解求出IMF分量,对各IMF分量进行Hilbert变换求出各分量的能量,选取能量最大的分量进行Hilbert变换求出该分量的包络线。各段雷管的起爆时刻即该包络线峰值点对应的时间,通过峰值点的时间间隔可以确定微差爆破的实际延期时间。以黄河上游某水电站引水发电隧洞实测爆破振动信号为例进行分析,同一次爆破,两个不同测点的信号按CEEMD-HHT方法确定的各段别雷管的实际延迟时间,具有很好的一致性,验证了此方法的有效性。     

含空孔直眼掏槽微差起爆时间

提出了岩石爆破破碎过程的分形理论，并将其应用于确定微差爆破起爆时间，从而建立了微差延期时间优化的新思路、新方法。本文以平巷含空孔直眼掏槽微差起爆时间为例进行分析和论证。