径向不耦合装药爆破效果的数值研究

为了研究径向不耦合条件下爆破效果的影响因素,利用AUTODYN-2D对比不耦合系数、不耦合介质、炸药种类对爆破效果的影响规律。结果表明,与耦合装药相比,径向不耦合装药条件下炮孔压力明显降低。对比水介质和空气介质下的爆破效果可知,水介质不耦合条件下,炸药爆炸能量的传递效率更高。炮孔压力与炸药种类密切相关,TNT产生的炮孔压力最大,但作用时间较短,而ANFO和乳化炸药的作用时间较长。     

水耦合装药不耦合系数对爆破效果的影响研究

为了研究水耦合装药条件下不同不耦合系数对爆破效果的影响,采用透明均匀、直径250 mm、高200 mm的圆柱体PMMA材料作为试件,DDNP炸药用于施加爆破载荷,试验中炸药量固定为40 mg,同时使用水耦合装药结构,通过不同的孔径和装药直径来改变试验的不耦合系数,通过比较爆后试件内部裂纹数量及分布、粉碎区大小等情况来分...     

空气间隔装药对混凝土爆破效应的数值模拟

为了了解空气间隔装药条件下,药柱爆炸对混凝土破碎效应的影响,利用AUTODYN-2D软件建立空气间隔装药模型,研究不同条件下的爆破效应。模拟结果表明,与耦合装药相比,空气间隔装药能显著降低炮孔初始压力,因而可减少炮孔周围混凝土的过度破碎。同时也分析了空气柱的位置、长度、起爆位置以及炸药类型对混凝土破碎效应的影响。     

空气与水介质不耦合装药爆破数值模拟

不耦合装药爆破技术是预裂爆破和光面爆破的主要技术措施,是形成光滑岩壁,保护开挖面的主要手段。利用LS-DYNA建立了三维单孔不耦合装药爆破模型,并进行数值模拟,再现了不耦合装药爆破的应力发展过程,得出了爆破应力云图、应力和位移时程曲线图;分析了不耦合系数为2、3、4时,空气和水不耦合装药爆破孔壁应力及对孔壁破坏情况,得出了孔壁应力与不耦合系数的函数关系,并比较了水和空气对应力的衰减速度差异。从而为预裂爆破和光面爆破参数计算提供理论依据。     

空气与水介质不耦合装药爆破数值模拟

不耦合装药爆破技术是预裂爆破和光面爆破的主要技术措施,是形成光滑岩壁,保护开挖面的主要手段。利用LS-DYNA建立了三维单孔不耦合装药爆破模型,并进行数值模拟,再现了不耦合装药爆破的应力发展过程,得出了爆破应力云图、应力和位移时程曲线图;分析了不耦合系数为2、3、4时,空气和水不耦合装药爆破孔壁应力及对孔壁破坏情况,得出了孔壁应力与不耦合系数的函数关系,并比较了水和空气对应力的衰减速度差异。从而为预裂爆破和光面爆破参数计算提供理论依据。     

不耦合装药爆破孔壁压力的计算（一）

本文结合有关计算耦合装药爆破孔壁压力的流行公式,考虑不耦合装药爆孔特征及药室流场与岩石相互作用特性,推导出不耦合装药爆破孔壁压力随时间变化的关系式,此式可用于集中装药和条形装药爆破孔壁压力的计算。     

混凝土水下径向不耦合爆破特性研究

以三峡工程三期RCC围堰拆除的单耗实验为基础,利用非线性有限元软件LS-DYNA,分别模拟了边长为1.0m的混凝土立方体在50g装药量、0~100m水深情况下,以及在25m水深、50~200g装药量下爆破损伤破坏的情况,装药结构为不耦合装药。数值模拟与实验数据比较接近。计算结果得出了水深对混凝土爆炸破坏的影响规律,并显示爆炸近区破坏随着水深的增加无显著变化,而远区破坏随水深增加明显下降。     

偏心不耦合装药爆破参数理论分析

在边坡开挖工程中,光面（预裂）爆破常常都采用偏心不耦合装药结构。提出了一种表征偏心不耦合装药爆破时,计算不同点孔壁压力的一个重要参数,即点不耦合系数。在此基础上,计算了孔壁各点压力,分析了偏心装药爆破时合理的点不耦合系数的取值。研究结果对于指导光面爆破参数选取有一定的参考价值。     

对称双线型聚能爆破技术数值模拟研究及应用

以直径28mm的煤矿许用炸药为研究对象,通过理论分析和数值模拟技术,设计一种带有对称双线型聚能槽的装药结构,使普通炸药具有聚能爆破作用。模拟研究表明,带有对称双线型聚能槽(65°夹角)的炸药在聚能方向做功能力得到提高,爆炸产物速度提高了35.7%,爆压提高了2.5倍。将此技术在煤矿岩巷掘进光面爆破中进行了应用,提高了光面爆破效果。     

水封爆破装药结构优化数值分析及其应用

以温泉隧道为研究背景,从应力、振速变化、动态损伤以及爆后粉尘的角度对药柱上部水间隔、两端水间隔和下部水间隔三种装药结构进行模拟分析,选取最优结构用于工程施工。研究结果表明:(1)药柱底部水间隔装药结构易造成孔口围岩破碎导致爆炸气体流出,降低爆破效果;药柱上部和两端水间隔装药结构爆炸应力持续时间较长,有利于围岩破碎,其中药柱两端水间隔装药结构底部存在水介质,对孔底围岩起到保护作用;(2)采用两端水间隔装药结构能够同时降低炮孔两端围岩振速和所受应力,减少炸药能量流失,使其充分作用于围岩进行破碎,降低炸药单耗;(3)药柱上部水间隔装药结构对孔口围岩损伤最小,导致爆破后岩石块度较大;药柱底部水间隔装药结构形成的整个损伤区域最小,采用这种装药结构炸药单耗偏高;药柱两端水间隔装药结构形成的损伤区域规整,爆破后岩石块度最小;(4)三种装药结构中,下部水间隔结构爆后粉尘浓度最高,两端水间隔装药结构爆破后粉尘浓度稍高于上部水间隔装药结构,但是相差不大,而两端水间隔装药结构的爆破效果要优于上部水间隔装药。综上所述,药柱两端水间隔装药结构最优,可用于工程施工。综上所述,药柱两端水间隔装药结构最优,可用于工程施工。     

钻爆法施工中单孔爆破的精细化数值模拟

针对钻爆法施工中常见的炮孔装药结构和围岩条件,建立相应的数值模型,对单孔爆破进行流固耦合的精细化数值模拟。以轴向不耦合系数K_L=1.64的炮孔为例,设其粉碎区和破裂区的形成时间约为100μs和500μs,半径分别为炮孔半径的3.9倍和35倍。当炮孔有效半径(近似粉碎区与破裂区交界处)上径向压力时程的峰值达到296 MPa时,沿着径向呈指数型衰减,其衰减系数α约为-0.87。进一步地,对其余4种不同轴向不耦合系数的炮孔,也展开类似的精细化数值模拟。认为有效半径R_(eq)上的径向压力峰值p_(eq)随不耦合系数K_L的增大呈指数型衰减,并提出了相应的半理论半经验公式。研究结果为进一步确定等效爆破荷载提供了重要依据。     

不同装药结构的双向聚能药包爆破数值研究

为了对比不同装药结构的双向聚能装药爆破效果、更好地指导工程实践,基于ANSYS/LS-DYNA的SPH和ALE方法,在保证椭圆长短轴比为15:11、长轴为30 mm的情况下,研究了聚能管材料分别为紫铜和PVC时椭圆双极线型双向聚能药包爆破随锥角的变化规律,同时分析不同外壳形状对聚能射流的影响.结果表明:药型罩为紫铜的情...     

不同装药结构的双向聚能药包爆破数值研究

为了对比不同装药结构的双向聚能装药爆破效果、更好地指导工程实践,基于ANSYS/LS-DYNA的SPH和ALE方法,在保证椭圆长短轴比为15∶11、长轴为30 mm的情况下,研究了聚能管材料分别为紫铜和PVC时椭圆双极线型双向聚能药包爆破随锥角的变化规律,同时分析不同外壳形状对聚能射流的影响。结果表明:药型罩为紫铜的情况下,随着椭圆双极线型聚能药包锥角不断减小,装药面积逐渐减小,但聚能射流头部速度增大;随着药型罩锥角不断减小,用于形成杵体的药型罩质量增大,用于形成射流的药型罩质量有所下降;聚能管材料为PVC时与聚能管为紫铜聚能药包爆破的变化规律基本一致;椭圆+直线型外壳和椭圆型外壳形成的聚能射流头部速度基本一致,但前者相对后者节省药量,此外两者形成的射流头部速度相对直线型外壳的要小;SPH和ALE两种算法实现的计算结果趋于一致,表明采用数值模拟方法的有效性。研究结果对线型聚能装药结构及参数优化具有一定的指导意义。     

分段装药结构爆破效果的数值模拟研究

基于大型非线性动力分析软件LS-DYNA,选用弹塑性模型*MAT_PLASTIC_KINEMATIC和JWL方程,建立无限岩体介质中中深孔爆破时连续装药结构和分段装药结构三维模型,并进行了数值模拟,再现了两种装药结构爆破过程中的应力发展过程,对比分析了它们在Von Mises有效应力分布、自由面有效应力峰值、孔壁压力分布及加速度等衰减上的差异。结合工程现场爆破实践验证了分段装药结构可以明显改善爆破效果。     

光面爆破不耦合装药参数优化的试验研究

为了解决隧道工程中的超、欠挖问题,进行了一系列的爆破参数优化试验,采用固、水、气三相不耦合装药结构,将隧道半孔残留率从优化前的50%～60%提高到优化后的90%以上,有效地提高了围岩的稳定性,比传统的耦合装药和轴向空气不耦合装药技术爆破增效作用明显。同时给出了掏槽孔最佳的装药结构:固、水、气轴向不耦合系数在1.5～2.33之间,周边孔采用空气介质,偏心不耦合系数为2。可为类似工程提供经验借鉴。     

起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。