近距离爆破引起的隧道周边振动场

首先分析了近距离爆破造成的隧道周边振动场分布规律 ,指出最大振动速度出现在爆破振动波正入射部位的墙壁和拱部 ,墙脚点振动速度较小 ,背爆侧振速只有迎爆侧的 1 / 2 5。其次 ,根据大量测试数据分析 ,论述了爆破性质、地质条件对振动衰减的影响 ,并作了进一步的理论解释。最后根据振动分析 ,提出了有关降低爆破振动的措施     

爆破动力作用下小净距隧道围岩振动效应分析

以渝长高速公路武隆小净距隧道掘进爆破为背景,应用FLAC3D数值模拟法进行隧道掘进爆破条件下的前洞围岩振动效应分析.通过计算结果与试验数据的对比分析,证明了应用此计算方法进行振动强度分析的可行性.进一步分析表明,全断面不同循环进尺爆破方案引起振动速度的分布规律基本相同;在爆破掌子面前,前洞迎爆侧边墙上的最大振动速度沿隧道轴线方向随水平距离增大有明显的放大现象,最大振动速度发生在爆破掌子面前面10 m左右前洞断面迎爆侧的边墙上;在爆区附近,前洞迎爆侧围岩上的振动速度是背爆侧的6-10倍.     

小净距隧道后行洞爆破对先行洞的振动影响分析

为分析后行洞爆破施工时对先行洞造成的影响,依托蒙古道隧道工程并以大断面小净距隧道为研究对象,进行有限元数值模拟。结合现场测试对现场爆破后振动测试信号进行HHT分析,确定了爆破振动影响信号的时频特征。研究表明：当后行洞在进行爆破施工时,先行洞初期支护的垂直振动速度和切向振动速度都明显的小于径向振动速度;后行洞迎爆侧的径向振动速度明显大于背爆侧,后行洞爆破的最大振动速度相对应的频率主要集中在20～80 Hz之间。受后行洞爆破影响,小净距隧道的先行洞迎爆一侧的拱脚处出现拉应力易导致隧道衬砌出现拉伸破坏,建议在该部位进行喷射钢纤维混凝土等措施进行加强。     

隧道近区爆破振动动应变测试及其应用

隧道爆破振动动应变测试可以直接反映岩体或支护结构的应力状况,明确爆破冲击对隧道围岩及支护结构的扰动情况,对隧道近区爆破有重要意义。以京张高铁八达岭长城站项目为依托,通过对测试系统的减振保护和连接加固来改进现场爆破动应变测试环境,较准确地测出现场隧道初期支护的爆破振动动应变,给出隧道爆破动应变在隧道迎爆侧及背爆侧、隧道环向及纵向的分布规律。结合爆破振速监测,研究爆破动应变与振速的相关性,提出一种在建隧道结构允许振动速度标准的确定方法,该方法基于现场实测得到爆破动应变与振速的相关性及隧道结构允许动应变来计算确定。研究表明:隧道初期支护现场爆破振动动应变测试是可行和可靠的;隧道初期支护迎爆侧的动应变比背爆侧大,沿隧道环向的动应变比沿隧道纵向大,隧道交叉口区域的纵向动应变显著增大;爆破振动速度与动应变存在较好的正线性相关性,即动应变越大,振动速度越高;该方法能确定在建隧道结构的允许振动速度,并为在建隧道的爆破振动保护提供参考。     

台阶法隧道掘进爆破时地表及邻近隧道的振动响应

在隧道掘进爆破设计时,基于最小二乘法,得到了台阶法爆破施工时地表振速的萨道夫斯基公式,并结合数值分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了爆破振动对邻近隧道的影响。结果表明:地表振动速度随比例距离的增加呈指数形式衰减,上台阶爆破时的K值比下台阶爆破时大,而α值基本不变;邻近既有隧道迎爆侧各测点沿X方向（炮孔径向）振速峰值最大,背爆侧各测点振速峰值最大时的方向是变化的;背爆侧振速峰值远小于迎爆侧,且迎爆侧拱帮位置振速峰值最高,应作为重点支护对象。     

黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应研究

结合实测地表爆破振动速度数据,基于量纲分析理论,提出了考虑爆源埋深的爆破振动速度公式,对黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应进行了研究。研究表明:对于地下储库开挖爆破,考虑爆源埋深的爆破振动速度公式比萨道夫斯基公式的预测精度更高,但当爆源埋深与爆心距的比值≥0.85时,可以使用萨道夫斯基公式来预测爆破振动速度;垂直向振动速度峰值较大,施工过程中应重点监测;爆破振动速度随爆源埋深的增加呈衰减趋势,不存在爆破振动速度的放大效应。研究结果可为后续的类似研究提供一定的参考。     

高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。     

黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应研究

结合实测地表爆破振动速度数据,基于量纲分析理论,提出了考虑爆源埋深的爆破振动速度公式,对黄岛LPG地下储库开挖爆破的振动效应进行了研究。研究表明:对于地下储库开挖爆破,考虑爆源埋深的爆破振动速度公式比萨道夫斯基公式的预测精度更高,但当爆源埋深与爆心距的比值≥0.85时,可以使用萨道夫斯基公式来预测爆破振动速度;垂直向振动速度峰值较大,施工过程中应重点监测;爆破振动速度随爆源埋深的增加呈衰减趋势,不存在爆破振动速度的放大效应。研究结果可为后续的类似研究提供一定的参考。     

高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。     

空气间隔装药爆破条件下边坡振动规律研究

采用数值分析软件,结合大型矿山边坡工程,讨论了爆炸等效荷载的施加过程,分析了空气间隔装药条件下边坡爆破振动规律。计算表明:随着质点与爆源垂直距离的增加,爆破质点振动速度峰值整体上呈减小趋势,其中水平径向振动峰值比垂直振动速度峰值衰减慢;空气层位置变化对爆源近、中区质点振动峰值存在影响,而对爆破远区振动特性影响有限。通过坡面点和马道外侧点的振动速度对比分析得出:边坡台阶存在局部的爆破振动放大效应。另外,采用文中的荷载施加方案既可以明确炮孔近区岩体的破坏机理,也能将炮孔装药结构所对应的爆破荷载信息在后续模型计算中予以保留,为优化装药结构、提高爆炸能量利用率提供参考依据。     

减小爆炸焊接边界效应影响研究

边界效应是爆炸焊接普遍存在的问题,如何消除边界效应是提高爆炸焊接复合质量的关键。本文提出了减小边界不焊区的两种方法:①等面积爆炸复合时,采取加大布药宽度和在焊接窗口内适当加大质量比R的办法,将稀疏波作用范围引出复合面积之外,减少炸药边界稀疏波对飞板飞行速度的影响;②不等面积爆炸复合时,采取把飞板边界刨去一部分或开应力槽的方法,减少复合板周边打伤打裂现象。通过大量爆炸焊接试验的检验结果来看,复合板周边的焊合情况非常令人满意。与工程经验的方法相比,不但装药量可节省10%左右,降低生产成本,而且还可降低基、复板之间的碰撞速度,对减小复合板的整体变形和对解决爆炸焊接中的开裂问题十分有利,从很大程度上优化了焊接工艺。     

防护层对爆炸焊接质量的影响

为了研究防护层在炸药爆轰过程中对复板表面的保护作用,依据实验数据,分析了复板在焊接完成后的表面平整度、是否发生熔融现象以及金属结合界面的波状纹理的变化情况。防护层隔绝高温的炸药爆轰产物对复板侵蚀,同时在爆轰初始阶段对于应力波透过防护层作用在复板上的应力有明显的增强效应。最终确定在爆炸焊接过程中对复板厚度为0.2cm时,在其表面均匀覆盖一层0.05⁰.15cm的黄油可以较好地保护复板不受高温的爆轰产物侵蚀。实验过程中,选取不同种类炸药进行了对比实验,发现粉状硝铵炸药更加容易装药和控制爆轰速度,本实验选用硝铵炸药完成。     

防护层对爆炸焊接质量的影响

为了研究防护层在炸药爆轰过程中对复板表面的保护作用,依据实验数据,分析了复板在焊接完成后的表面平整度、是否发生熔融现象以及金属结合界面的波状纹理的变化情况。防护层隔绝高温的炸药爆轰产物对复板侵蚀,同时在爆轰初始阶段对于应力波透过防护层作用在复板上的应力有明显的增强效应。最终确定在爆炸焊接过程中对复板厚度为0.2cm时,在其表面均匀覆盖一层0.05~0.15cm的黄油可以较好地保护复板不受高温的爆轰产物侵蚀。实验过程中,选取不同种类炸药进行了对比实验,发现粉状硝铵炸药更加容易装药和控制爆轰速度,本实验选用硝铵炸药完成。     

炸药量对爆炸焊接界面波影响的数值模拟

为了保证金属复合材料的爆炸焊接质量,对爆炸焊接过程中的爆轰荷载大小起着决定性作用的炸药量及布药方式进行了探索。应用AUTODYN非线性显式动力学分析软件,模拟了基、复板爆炸焊接复合过程,得到了不同炸药量下爆炸焊接过程中的压力时程,结合理论公式,分析炸药量、爆轰荷载、碰撞速度和界面波状之间的关系,及炸药量对爆炸焊接界面波的影响。并在复板上、下表面等间距各设置了8个关键点,比较了炸药厚度均匀布药方式和厚度递减布药方式产生的波状形态。结果表明,在可焊性窗口内,炸药量多的会产生较大波状结合界面;厚度递减布药方式能够消除均匀布药方式下界面波的不均匀现象,其中方案2的速度波动效果最好。并且已经结合的界面受到后续压力的振动破坏明显降低。     

SUS304不锈钢/Q345R碳钢爆炸焊接工艺参数研究

针对实际生产中在爆炸焊接窗口内取值时因为所取参数不同而导致生产的复合板结合强度差异较大这一现状,通过对SUS304不锈钢／Q345R碳钢爆炸焊接窗口内不同工艺条件得到的复合板进行剪切强度测试及金相分析,得到界面结合强度与界面波形的关系以及两者随工艺参数的变化规律,找到窗口内最佳的工艺参数,以提高爆炸焊接复合板质量以及生产效益。研究表明：界面波形的波长和振幅随着装药量的增加而增大,随基复板间距的增加先增大后减小。爆炸焊接窗口内最佳工艺参数取值范围与复板厚度有关。复板为薄板（3mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为1250μm左右,振幅为200μm左右,对应的最佳装药质量比为1．02,基复板间距为8mm,取值比理论最佳值偏高;复板为厚板（6mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为900岫,左右,振幅为100μm左右,对应的最佳装药质量比为0．45,基复板间距为14mm,取值靠近下限。当界面波长与振幅相同时,复板为薄板的结合强度要高于厚板。     

双层爆炸复合中覆板最小可焊厚度的分析

为了研究双层爆炸焊接中覆板的最小可焊厚度,分析了爆炸焊接对于炸药布药量的要求,提出了一种利用爆炸焊接的碰撞速度下限与覆板的一维平板运动公式计算爆炸焊接中覆板最小可焊厚度的方法,并采用爆炸焊接中常用的3种炸药,分别对不锈钢-钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢的爆炸焊接最小可焊厚度进行计算,计算得出4种覆板的最小可焊厚度分别在1.5、2.5、2.0、1.5 mm左右。同时指出在进行小厚度覆板的爆炸焊接时,由于密度更低的炸药爆轰压力也更低,可以更好地适用于小厚度覆板的爆炸焊接。     

钛-钢板爆炸焊接的影响因素及炸药配方

爆炸复合用炸药是影响爆炸焊接效果的最主要因素,不同的材料和工艺参数对炸药的爆速、比冲量和能量有不同的影响,其中炸药的密度直接影响复板斜碰撞基板的速度和角度。选用低合金高强度结构钢Q345B和工业纯钛TA2为实验材料,通过理论计算与实验研究,得到了一种较为适合钛-钢板爆炸焊接用的炸药配方,并对钛-钢爆炸焊接影响因素进行了探讨。     

Effect of base plate thickness on wave size and wave morphology in explosively welded couples

The influence of plate thickness on the wave morphology generated in explosive welding is analysed by the use of mild steel base plates machined into steps of different thicknesses and a constant-thickness mild steel flyer plate, to ensure similar impacting conditions. It is found that wave shape, at the same distance from the collision point, remains unchanged for the different thicknesses. However, wavelength and wave amplitude are observed to decrease for thinner base plates, while the incubation distance for stable wave generation is observed to increase with decreasing base plate thickness. Previously suggested mechanism for explosive wave generation are analysed in terms of the present experiments. It is apparent that most of the theories proposed to date for wave formation are in one way or another incomplete.     

双金属爆炸焊接参数设计理论

针对爆炸焊接参数设计问题,从爆炸焊接基本理论出发,分步介绍了飞板爆轰驱动的理论和双金属爆炸焊接窗口理论。首先归纳总结了一维爆轰驱动飞板的终速公式,并详细说明了其应用范围与原因。对于二维滑移爆轰驱动飞板问题,主要针对Richter理论和特征线法进行了介绍,并推导出新的近似计算公式。接着,对于爆炸焊接参数窗口理论,详细比较了以往传统单一金属爆炸焊接窗口理论与公式,并针对部分已有公式进行了重新推导与修正,重新界定了其适用范围。利用这些爆炸焊接窗口的基本理论,作者对所发展的双金属可焊下限、双金属可焊上限、双金属流动限以及声速限构成的双金属爆炸焊接窗口理论进行了系统地介绍。最后,以飞板爆轰驱动和爆炸焊接窗口构建成了整个爆炸焊接工艺技术参数设计理论,并结合二元合金相图进行爆炸焊接设计,针对调控原材料硬度的必要性、焊接界面波纹及气孔的控制方法等问题进行了讨论。     

爆炸焊接中覆板碰撞速度的确定

为了给爆炸焊接中覆板碰撞速度提供更多的理论计算方法,按照一定的物理模型自行推导了另外两种覆板碰撞速度的计算公式,讨论了覆板碰撞速度的影响因素,并对若干实际爆炸焊接场景的碰撞速度进行了计算与比较,这些实际场景的焊接质量良好。结果表明,计算结果处于焊接窗口参数之中,而且这些设计和计算对爆炸焊接实践具有一定指导作用。