大直径药卷不耦合装药爆破机理数值模拟

采用有限元动力学软件ANSYS/LS-DYNA 3D对单孔药卷直径下不耦合装药结构的爆破过程进行了数值模拟。经过模拟得出:在装药结构和不耦合系数一定时,随着炮孔直径的增加,爆破区岩体受到的爆炸冲击会增强。本论文的研究为工程爆破实际中不同岩体中炮孔直径的合理性探讨与不耦合系数的选择提供了理论依据,亦可为爆破设计工作提供借鉴。     

水耦合装药爆破在隧道掘进中的应用

在分析水介质耦合装药结构特点的基础上,根据爆破动力学原理,应用弹性理论和波动理论推导了正入射情况下孔壁岩面上的冲击压力、应力波衰减规律。为了解水耦合装药爆破对岩石的破坏过程,采用有限元软件ANSYS-LSDANA对工程实例进行了数值模拟,并采用数值模拟中的爆破参数进行了现场试验。结果表明:水介质的耦合作用不仅有利于炮孔底部岩石破碎,而且加快了施工进度、改善了施工环境,达到安全增效、降耗的目的。该方法可为其他隧道爆破提供参考,具有重要的推广和应用价值。     

径向不耦合系数对预裂爆破效果影响的数值模拟研究

文章基于爆破理论,利用显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对预裂爆破不耦合装药进行数值模拟,并对各径向不耦合系数下的孔壁压力峰值、孔壁节点加速度峰值和双孔连线中点拉应力峰值进行对比分析。分析结果表明:随着不耦合系数增加,双孔连线上的孔壁单元受到的冲击压力逐渐减小,在K=3.75时压力减小速率明显变缓,孔壁上节点加速度的峰值也随不耦合系数增大而下降,在K=2.5时下降速率变缓,双孔连线中点处最大拉应力峰值大致呈现先增后减的趋势,在K=2.0时连线中点的拉应力峰值达到最大。     

光面爆破空气垫层装药轴向不耦合系数理论研究

空气垫层装药是岩石光面爆破常采用的一种有效装药结构。预留的空气垫层降低了爆轰波和爆生气体压力，减少了其对孔壁岩石的冲击压缩破坏，延长了炮孔中爆生气体的存在时间，提高了爆生气体准静压力作用下岩石光面爆破断裂成缝的质量。根据光面爆破的要求，从理论上探讨了空气垫层装药结构主要参数轴向不耦合系数的计算方法，并以部分岩石为例进行了实例计算。在此基础上将此方法应用于工程实践，取得了良好的光面爆破效果。     

隧道光面爆破空气间隔装药不耦合系数研究

利用大别山隧道爆破空气间隔装药实验所得岩体的力学特性以及材料的Cowper-Symonds破坏准侧,采用LS-DYNA数值模拟,建立双孔不耦合装药爆破模型,模拟不耦合装药爆破的应力发展过程,得出了应力时程曲线;分析了装药长度在1.4m、1.5m、1.6m、1.7m和1.8m时,爆破孔壁压应力及孔壁破坏情况,得出了Ⅲ类围岩在孔深3.5m的情况下最佳不耦合系数为1.94~2.18。     

水不耦合装药爆破模型推导及爆破效果分析

基于热力学爆轰理论和断裂力学理论,针对现有隧道爆破施工中水和空气不耦合装药介质优选的难题,提出固液气三相爆破计算模型。分析了爆轰炮孔内压随时间的变化、围岩应力场随时间和空间的变化情况以及裂纹尖端应力强度因子,最后又对某工程算例进行了分析。结果表明,相同装药结构下耦合装药形成的粉碎区半径最大,水不耦合装药形成的粉碎区半径大于或等于空气不耦合装药形成的粉碎区;对于不同的轴向不耦合装药系数,空气和水都存在裂隙区半径均大于耦合装药的情况;水不耦合装药爆破,延长了炮孔内压的作用时间;当轴向不耦合系数在1.6~3时,水介质比空气介质的爆破增效的作用更强。本文所得结论,对指导优化爆破现场施工具有重要意义。     

装药不耦合系数对爆破裂纹控制的试验研究

在控制爆破中，为使炮孔周围产生的较密集的径向裂纹减少，使需要扩展的裂纹得到充分扩展，主要措施就是降低爆炸应力波作用，增加爆生气体的作用时间，即采取不耦合装药，本文从理论上分析装药不耦合系数Kd与爆破作用的关系，并在实验室和现场进行了部分试验，得出了不耦合系数为1．67时的爆破裂纹长度最长的结论。同时，随着不耦合系数的增加，裂纹数目也不断减少。     

高压水射流破岩的数值模拟分析

采用非线性动力有限元法和岩石动态损伤模型对高压水射流破岩过程进行了模拟，结果表明，水射流破碎岩石主体所用的时间为毫秒量级，普通连续水射流破岩的主要形式是卸载及射流冲击所产生的拉伸破坏，并呈“阶跃式”发展。在此基础上，探索了水射流参数对破岩效果的影响，数值计算与试验结果吻合良好，表明利用该方法分析水射流破岩过程和机理是可行的，所得结论可作为水射流破岩体系设计和优化的依据。     

风偏防范装置刚—柔耦合数值模拟研究

采用有限元软件ANSYS与ADAMS联合仿真,建立风偏防范装置刚—柔耦合有限元模型,结合输电塔—线体系风振响应结果,针对输电线路风偏防范治理措施进行了精细化研究,更加真实的反映结构的动态响应。根据数值模拟结果,研究刚—柔耦合模型的动态响应特点,验证风偏防范装置对风偏闪络治理工作的有效性及合理性,为输电线路风偏治理提供可靠的理论依据。     

超前深孔顶板爆破防冲数值模拟及应用研究

通过对超前深孔顶板爆破防冲机理及影响因素进行分析,以典型的冲击危险矿井为背景,在对顶板强度及爆破参数现场实测的基础上,模拟分析不同爆破参数(爆孔夹角、装药段长度)下的超前深孔顶板爆破效果,并采用多种监测手段对其现场防冲效果进行检验。研究发现,在爆孔深度一定的前提下,相同的爆孔角度,随着装药量的增加,超前深孔顶板爆破的影响范围也随之增大,巷帮煤体内的高应力区范围及峰值应力梯度下降越明显。在相同装药量前提下,通过调整爆破角度下,可使巷帮的高应力向深部转移甚至消失,对深部煤炭的安全开采具有重要的意义。     

软岩巷道底鼓机理分析

近年来,随着煤田深处矿业工程的不断延伸,巷道围压逐渐增大,巷道发生底鼓的现象也愈演愈烈,巷道底鼓是造成巷道变形破坏的常见形式。文章分析了巷道底鼓的主要因素,通过工程实例,简述了巷道的底鼓变化规律以及两帮对于巷道底鼓的联动作用,同时有针对性的提出了锚网索支护对于巷道底鼓变形量的影响。文章为维护巷道及底鼓的治理提供了一定的依据。     

振荡冲击器破岩机理数值模拟分析

为了揭示振荡冲击器作用下的井底岩石破碎机理,用数值模拟分析的方法,研究了不同参数对破岩效率的影响,包括不同工作频率、不同循环动载和不同岩石类型,并分别对其进行了定量分析。结果表明,井底岩石的破碎分为3个区域:破碎区,损伤区和无损区,在振荡冲击器的作用下,井底岩石的破碎过程分为3个阶段:钻头的中心齿压碎岩石,边齿对岩石造成破坏,钻头旋转切削破碎岩石。井底岩石的破碎效率随着振荡冲击器工作频率的变化而变化,当工具的工作频率为16 Hz时,破岩效率最高,振荡冲击器的破岩效率随着交变动载荷峰值的增加而不断增加,当其峰值载荷超过10 k N之后,破岩效率增加比较缓慢,振荡冲击器的破岩效率随着地层岩石硬度的变化而变化。这对振荡冲击器的现场应用具有十分重要的指导意义。     

岩石定向断裂控制爆破机理分析

本文介绍了定向断裂控制爆破的几种常用而有效的方法,通过计算爆破冲击波作用下炮孔壁的环向拉应力和爆生气体压力来分析了定向断裂控制爆破的机理。介绍了部分种类岩石爆破的炮孔直径和药柱直径的合理取值。     

某热电厂烟囱爆破拆除过程的数值模拟分析

阐述了烟囱爆破拆除的基本原理,分析了爆破拆除仿真的可行性和注意事项,通过实例介绍了爆破拆除数值仿真的具体过程,为同类问题的解决提供了借鉴。     

裂隙岩体同步压裂干扰机制的数值模拟研究

为认清裂隙岩体中同步压裂的应力扰动规律,指导页岩气储层压裂的优化设计,应用基于有限元的RFPA^2D-Flow软件,首先对配对井相同压裂段间裂缝静、动态诱导应力扰动机制进行研究,随后研究了天然裂缝对水力裂缝的影响机制,并对裂隙岩体的同步压裂进行模拟。结果表明,相向延伸水力裂缝的诱导应力相互叠加,其对地应力场产生的扰动作用相对单井裂缝更加明显。水平主应力差较小时,配对井相同压裂段裂缝在相向延伸过程中相互吸引的趋势越明显,分支缝越多;小主应力差、小逼近角且高脆性矿物充填的天然裂缝更易使水力裂缝转向;对于非完全充填雁列式裂缝型储层,大主应力方位与天然裂缝呈30°至60°夹角时,天然裂缝起裂及失稳压力适中,可有效降低施工难度,同时该角度范围也利于一定数量的分支缝形成。同步压裂技术可对目标储层实现充分改造,具有良好应用前景。     

分段间隔装药技术在地铁盾构基岩爆破施工中的应用

当前,我国城市地铁盾构隧道修建技术日益成熟,但施工过程中仍存在地层复杂、爆破振动过大等施工难题。本文以厦门市地铁3号线本岛至翔安过海通道工程五缘湾站～刘五店站盾构区间工程为例,通过利用深孔爆破分段间隔装药技术,对地铁盾构隧道施工中遇到的基岩突起(高强度岩体),提前进行爆破预处理。现场实测数据结果表明:此方法能够有效降低爆破振动,爆破效果会更好,该技术对今后国内类似爆破工程的施工提供一定的参考和借鉴。     

基于ANSYS的深基坑围护结构变形数值模拟分析

深大基坑工程是一类复杂的岩土工程,为深入了解基坑的运行规律,需采用数值模拟方法对深基坑的结构因素进行敏感性分析.深基坑工程既有岩土开挖过程又有地下支护结构的建筑过程,其计算域的范围、内容、荷载和边界条件会不断地变化,运用ANSYS有限元方法对这些力学效应进行模拟,在ANSYS有限元计算中,结构刚度的变化是通过改变墙体厚度和支撑高度来实现的.通过调整墙体厚度和支撑高度,来研究不同的墙体刚度和支撑刚度对基坑地连墙弯矩、应力和水平位移、支撑轴力以及对基坑周围地面沉降幅度和范围影响规律.计算结果与模型试验结果吻合,互相证实了该模型试验和ANSYS程序应用的可行性和正确性.对深基坑工程设计与施工具有一定的指导意义.     

砌体结构在地震作用下的倒塌模拟与分析

利用显示动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对一个2层砌体结构在地震作用下的倒塌进行数值模拟,比较了房屋四角设置构造柱的影响,并分析了破坏模式.结果表明,通过设置合理的参数和计算模型,数值模拟便可得到与实际倒塌相一致的结果.通过对砌体结构倒塌过程的模拟分析,可以定性了解砌体结构在强震作用下的薄弱部位,从而方便设计人员采取针对性措施来提高其抗震性能.震害分析得知,边缘墙体破坏比中间墙体严重,底层墙体比上层严重;地震作用下砌体房屋中的墙体在破坏前产生大量斜向或交叉裂缝、水平裂缝或竖向裂缝,窗间墙出现"X型剪切裂缝".在多层砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱对防止房屋在地震中发生突然倒塌是必不可少的.