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。     

起爆方式对条形药包爆炸应力场的影响分析

爆炸应力场分析是条形药包爆破作用机理研究的一个基本问题。爆轰波沿装药轴线方向的传播是影响条形药包爆炸应力场特征的重要因素。综合采用Starfield 迭加法与动力有限元法,建立条形药包爆炸应力场数值分析模型。该模型利用Starfield 迭加原理实现爆轰波沿装药轴线的传播,并采用动力有限元方法分析条形药包爆炸在介质中激发的应力场。结果表明:起爆点数量与起爆点位置对条形药包爆炸应力场有重要影响;在实际工程中,合理安排起爆点的数量及位置、缩小条形药包完成爆轰的时间有利于改善爆破效果。     

微差控制爆破原理与应用(下)

<正> 四、装药结构和起爆顺序合理的装药结构和起爆顺序能最大限度地分散同段齐发爆破装药的空间分布;能使各个药包处于最有利条件下爆破,有效地改善爆岩破碎度和控制爆破有害效应。根据现代爆破理论,深孔中的柱状装药在爆轰时产生的岩石应力波是药柱逐段爆轰     

邻近地埋天然气管道的桥梁桩基爆破震动效应及控制措施

桥梁桩基爆破开挖施工产生的震动效应会对邻近天然气管道的安全造成威胁。结合河北省张家口至石家庄高速公路N-9标段钢构桥桩基爆破开挖工程,通过现场试验研究了桩基开挖爆破的震动效应及减震沟的减震作用,给出了桩基爆破震动衰减规律。试验结果表明,减震沟对爆破震动有一定的控制作用,研究结果对于加快临近地埋天然气管道的桩基施工进度、有效降低爆破震动有一定的参考价值。     

减振孔在地铁车站爆破施工中的应用

本文结合厦门市轨道交通1号线镇海路站人工挖孔桩爆破施工实际情况,对现场孔桩爆破进行有无减震孔实验,对采集的数据进行分析计算对比,得出有无减震孔的震动差值比例,实验结果表明:减震孔能有效的降低震动速度,减小对周边构筑物的损坏。对车站后期的大规模基坑爆破开挖减少爆破震动对厦门老城区的影响提供了一定的经验和方法。最大程度的减小爆破施工对周边环境的影响。     

山岭隧道千枚岩地段的爆破设计

从减小爆破产生的振动效应,降低对周边围岩的破坏和减少爆破引起的围岩稳定性出发,采用了周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术,根据隧道层状岩体相似模拟爆破试验和现场爆破地震动测试,进行了千枚岩地段的爆破参数设计,并结合爆破数值模拟,提出了相应的减震措施,从而达到隧道后期安全快速施工的目的,并为类似工程爆破施工提供了较好的借鉴。     

水耦合装药技术在福泉石材厂中的应用

为解决爆破震动及装药填充图不足的问题,本文基于萨道夫斯基理论,采用最小二乘法,运算得出福泉某矿山爆破震动效应对周边环境的危害,并采取了水耦合间隔装药与逐孔爆破结合的方法改进爆破工艺,使用TC4850验证其效果,对类似矿山有重要的知道意义。     

预制沟槽对爆破震动阻隔效应的实验研究

由于裂隙或者沟槽对炸药爆炸引起的震动具有良好的隔震作用,所以用现场试验的方法对比研究了用导爆索爆炸形成减震沟槽和人工开挖沟槽的减震效果。用3发50 g TNT当量、1m埋深的爆炸实验,研究了爆破成形和人工开挖预制的两种沟槽的隔震效果。实验结果表明,在爆破成形沟槽的两边存在一定宽度的裂隙区。两种沟槽均有效地降低了爆破震动的幅度并改变了地震波的频谱,而爆破成形沟槽的减震效果优于人工开挖的。离减震沟槽越近,隔震效果越明显。减震沟槽对中远区地震波低频部分隔震效果明显。     

工程爆破的地震效应探讨

探讨了爆破地震波的传播规律及影响因素,研究了爆破震动破坏的判断依据,总结出爆破震动安全距离的计算公式,提出了减少爆破震动的措施,以推广工程爆破在矿山等各个领域的广泛应用。     

不耦合装药岩石冲击波参量的极曲线方法

依据岩石爆破装药结构的真实状况，建立了不耦合装药爆破岩石、爆轰产物、空气强冲击波相互作用过程的物理模型。结出了求解岩石冲击波初始参数的基本方程和极曲线方法。模型图像清晰，较全面的反映了爆破的真实过程，计算结果更加符合实际。     

天津港“8·12”特别重大火灾爆炸事故轻轨东海路站网架结构破坏分析

基于天津港“8·12”特别重大火灾爆炸事故现场调研资料，运用AUTODYN建立了爆源、空气以及津滨轻轨东海路站网架结构的有限元模型，计算得到了作用于车站结构上的爆炸荷载。运用LS-DYNA软件，建立爆源、空气和土壤的有限元模型，得到“8·12”特别重大火灾爆炸事故中轻轨东海路站处爆炸地震动加速度时程曲线。通过有限元分析，对比研究了爆炸荷载、爆炸地震动分别作用以及联合作用下东海路站网架结构的非线性动力反应及破坏过程，分析了天津港“8·12”特别重大火灾爆炸事故中东海路站网架结构的致灾原因和破坏机理。分析结果表明，爆炸冲击波是造成东海路站网架结构破坏的主要原因，爆炸地震动由于持时短、频率高、衰减快，对网架结构的影响很小；东海路站网架结构的破坏始自网架东侧与柱相连腹杆和横向下弦杆被压曲，杆件拉力导致与柱的连接节点发生破坏，进而引起结构的连续倒塌。最后依据东海路车站结构的致灾规律，提出了城市交通枢纽车站结构的防爆设计原则。     

管道内预混气体爆炸的波形演化特征及超压预测模型

综合采用数值模拟、理论建模和实验验证方法,开展了平直管道内气体爆炸超压的预测方法研究。研究分析发现：爆炸波可以分为三种类型,即爆轰波、高速爆燃波和缓燃波,而且爆炸波形能够反映火焰燃烧和爆炸超压之间的关系,典型的爆炸波包含前驱冲击波、火焰压缩波和稀疏波三个部分。前驱冲击波的超压随着爆炸的传播不断增大,其与距离的关系可以用线性函数表征,火焰压缩波形成的第二次峰值超压与传播距离的关系也可以用线性函数表征,但其波形可以用指数函数表征。最后,实验验证了本文提出的爆炸波形函数的正确性,其可以很好地预测爆炸超压演化,而且与数值模拟结论基本相同。研究成果可以为管道或巷道内可燃气体爆炸超压预测及破坏评估提供理论依据。     

爆炸冲击波的简化计算方法概述

根据结构内部发生爆炸时,结构物要承受冲击波和准静态气体压力的双重荷载作用,讨论结构内部爆炸荷载计算方法,并给出了结构内部爆炸荷载的计算公式,为建筑结构抗爆设计提供设计依据。     

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

传统数值方法模拟建筑结构在爆炸荷载作用下的结构响应和连续倒塌时,具有计算模型复杂、计算量大的特点,实际应用价值不大。基于将爆炸荷载作用下结构响应分析分两步进行的数值模拟方法,利用非线性显式动力分析软件AUTODYN的Remap技术模拟爆炸波在空气中的传播过程,利用压强测点记录结构构件表面的爆炸压强时程曲线;建立结构精细化有限元模型,并将上一步记录的爆炸压强时程曲线施加于结构构件,利用LS-DYNA显式求解器分析结构在爆炸荷载作用下的动态响应和倒塌过程。将该方法应用于某钢框架结构在爆炸荷载作用下的动态响应和连续倒塌分析。结果表明：钢框架结构具有较好的抗爆性能,在发生1000kg TNT当量及以下规模的室外爆炸时,主体结构能够保证安全;在发生1500kgTNT当量及以上大规模爆炸时,发生次梁塌落等局部破坏,亦可能发生结构连续倒塌。     

多层框架结构在其地下室内部爆炸冲击下的连续倒塌机理研究

为了研究框架结构在地下室内部爆炸时的连续倒塌特性,运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA建立了一个含有1层地下室、4层地上结构的钢筋混凝土框架结构分离式模型;考虑钢筋和混凝土共节点的连接方式,采用三阶段模拟法将不同炸药作用位置时结构的连续倒塌模式进行对比,分析梁、板、柱等主要受力构件的具体破坏方式;阐释结构在地下室内部爆炸后的不同倒塌破坏模式。结果表明:地下室内部爆炸发生后地上一层破坏严重,在地下结构柱附近爆炸使得结构节点处破坏严重,从而导致结构的连续倒塌。     

内爆炸作用下隧道衬砌结构动力响应数值分析

为准确研究内爆炸作用下隧道衬砌结构的动力响应,建立了“炸药 空气 结构 土体”流固耦合模型对全比例隧道衬砌结构的内爆炸试验进行了数值模拟。模拟首先采用精细网格的一维轴对称模型计算起爆阶段爆炸波在自由场中的传播,并在爆炸波抵达衬砌结构前将一维轴对称模型计算结果映射至三维流固耦合模型中继续计算爆炸波、衬砌结构以及土体的相互作用。数值模拟获取的超压时程及衬砌结构破坏形态与试验结果吻合较好,说明了所建立数值模型以及映射模拟方法的适用性。基于数值仿真结果对于隧道衬砌内爆炸过程的爆炸波流场特征进行了分析。研究表明：偏心爆炸工况下冲击波在爆炸远区出现了较长时间的汇集,此区域的衬砌结构承受了较大的冲击波超压及冲量作用,为抗爆设计的薄弱部位。     

爆炸波模拟装置延长冲击波正压作用时间的关键技术

爆炸波模拟装置是实现试验室内模拟爆炸冲击波最有效的技术手段,其中冲击波正压作用时间的提高是最难解决的关键技术。通过炸药爆炸结合爆室空气预充压技术,利用毫秒延时控制爆炸技术,实现了爆炸波模拟装置冲击波正压持续时间的延长及精准控制,很好地解决了核爆炸冲击波模拟的难题。     

Numerical analysis of internal blast effects on underground tunnel in soils

The response of underground structures subjected to internal blasts is an important topic in protective engineering. Due to various constraints, pertinent experimental data are extremely scarce. Adequately detailed numerical simulation thus becomes a desirable alternative. However, the physical processes involved in the internal explosion and blast wave propagation are very complex, and hence, a realistic and detailed reproduction of the phenomena would require sophisticated numerical models for the loading and material responses. In this article, a fully coupled numerical model is established to simulate dynamic responses of tunnel structure in soils under internal blasting loads. The approach considers all the stages of the process: detonation of the internal charge; shock wave propagation in the internal gas; coupled fluid–structure interaction between explosive wave and tunnel structure; structure damage; soil–structure dynamic interaction; and wave propagation in the surrounding soil medium. Effects of soil–structure interactions, soil stiffnesses, buried depths, cross-sectional shapes and locations of charge are thoroughly investigated on dynamic responses of tunnel structures subjected to internal blasting loads. Results show that the tunnel responses are driven by the soil stiffness rather than by the interface friction, and the location of charge has a significant effect on the tunnel responses.     

冲击波和破片联合作用下RC柱的损伤分析

为了研究冲击波和破片联合作用下钢筋混凝土柱的抗爆性能,应用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对近爆作用下钢筋混凝土柱的损伤过程及破坏机理进行数值模拟分析,同时将冲击波单独作用、破片单独作用、二者联合作用下钢筋混凝土柱的动力响应进行了对比。结果表明:近距离爆炸作用下,冲击波先于破片达到柱子,柱子在冲击波作用下产生一定损伤,在此基础上又受到破片群的侵彻而呈现弯曲破坏;柱位移响应达到最大值的时间主要由破片作用控制;破片群对柱的破坏远大于冲击波对柱的破坏,冲击波与破片联合作用效应大于任一个单独作用效应,且大于二者单独作用时的线性叠加,在抗爆设计中应当考虑破片效应及联合作用。     

Large deflection behavior effect in reinforced concrete columns exposed to extreme dynamic loads

Reinforced concretes (RC) have been widely used in constructions. In construction, one of the critical elements carrying a high percentage of the weight is columns which were not used to design to absorb large dynamic load like surface bursts. This study focuses on investigating blast load parameters to design of RC columns to withstand blast detonation. The numerical model is based on finite element analysis using LS-DYNA. Numerical results are validated against blast field tests available in the literature. Couples of simulations are performed with changing blast parameters to study effects of various scaled distances on the nonlinear behavior of RC columns. According to simulation results, the scaled distance has a substantial influence on the blast response of RC columns. With lower scaled distance, higher peak pressure and larger pressure impulse are applied on the RC column. Eventually, keeping the scaled distance unchanged, increasing the charge weight or shorter standoff distance cause more damage to the RC column. Intensive studies are carried out to investigate the effects of scaled distance and charge weight on the damage degree and residual axial load carrying capacity of RC columns with various column width, longitudinal reinforcement ratio and concrete strength. Results of this research will be used to assessment the effect of an explosion on the dynamic behavior of RC columns.