岩石聚能爆破试验与数值模拟研究

聚能爆破技术是岩石控制爆破技术中有待研究的领域.针对不同炸高、不同材质聚能罩的聚能药包试验,对比分析了集中药包、无罩聚能装药和有罩聚能装药的破岩效果,并采用ANSYS/LS-DYNA程序对聚能爆破进行了数值模拟.综合理论、试验和数值模拟的研究成果,对聚能爆破破岩机理进行了初步分析,得出聚能爆破各主要参数对破岩效果影响的基本规律.     

冰体标准爆破漏斗试验研究与数值模拟

通过对不同温度下淡水冰体标准爆破漏斗的试验研究与数值模拟,进一步揭示出不同温度冰体的爆破特征,数值模拟结果与试验结果表现出良好的一致性,研究结果对冰体爆破具有一定的指导意义.     

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。     

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。     

冻土模型爆破机理的试验研究

在大型模型试验的基础上，本文介绍了粘性冻土爆破后的破坏形式，得到了有关爆破指标与冻土温度，冻土含水率等主要参数之间的关系，为井筒冻土爆破提供了理论依据。     

露天金矿控制矿体位移爆破数值模拟与生产试验研究

在矿体具有“鸡窝状分散分布”赋存特点的露天金矿中,需要优化全生产周期的各个环节来降低金矿石的损失与贫化,研究并优化爆破导致的矿岩体位移是重要途径之一。以青海某露天金矿生产现状与爆区位移较大的问题为基础,采用ANSYS/LS-DYNA软件对爆区中间断面4排炮孔进行建模,通过SPH光滑粒子流体动力学方法进行计算分析得到压渣层厚度为2 m时可以将爆区内部点位的隆起和水平位移限制在1 m以内,进而将压渣层厚度优化确定为5 m。结合矿山实际,围绕布孔方式、孔网参数与起爆网路提出6套综合性对照方案进行18组生产试验,统计分析爆区内4个标志点位移数据得到：对于爆破位移控制效果,小V优于大V优于斜线起爆,矩形布孔略优于三角形布孔;综合对比确定该矿山矿岩体位移控制最优爆破方案为“矩形3 m×3 m布孔+小V中间起爆”,可将隆起和水平平均位移控制在0.77、0.52 m,较以往降低了约50%,经后续生产实践验证可以满足金矿取样圈矿、分选采装以及最终选冶要求。试验思路与成果为今后进一步的优化研究提供了基础,对类似矿山的生产实践具有一定的参考价值。     

节理岩体爆破数值模拟

岩体的节理裂隙常常会影响爆破效果,而且会由此增加大块率,提高爆破成本.为了探明节理岩体爆破特点,首先采用有限元方法模拟了节理岩体爆破应力场的分布特点,接着分析了在台阶底部不同点的等效应力的变化规律,最后模拟了爆炸能量在节理岩体的传播规律.研究结果表明,节理裂隙能有效地反射爆炸应力波,节理裂隙越多,波的反射就越强,而且反射波的强度随着弱面与岩体间的波阻抗的差值的增加而加大;台阶底部各点的有效应力随着节理裂隙的存在而发生复杂的变化,而不象在均质岩体中一样有规律;炸药爆炸产生的动能在节理岩体中衰减快,透过闭节理时能量的衰减比透过充填节理要慢,爆炸能量透过倾斜节理时衰减较慢,而透过垂直节理时衰减较快.     

深基坑爆破的安全监控与数值模拟

在建基坑工程中,场坪爆破施工控制的目标是确保基坑围护结构及其相邻环境的安全。根据基坑安全要求,结合爆破安全规范所确定的相邻环境安全控制目标,通过爆破方案的选定及其孔网参数的设计,分析拟定了基坑围护结构振动安全标准为7cm/s。通过数值计算与监测方案设计,实现了控制爆破振动、飞石等的危害。爆破施工监测结果表明,爆破方案设计所拟定爆破施工及其控制方法满足了规范的控制要求。     

导爆索水孔爆破的数值模拟

利用大型有限元程序对导爆索水孔爆破进行了数值模拟,客观再现了混凝土爆破的物理过程;研究了爆炸应力波在混凝土介质中的传播规律。从而有助于深入了解混凝土爆破损伤破坏过程和导爆索水孔爆破的作用机理,为爆破理论研究和工程设计提供了一种有效方法。     

导爆索水孔爆破的数值模拟

利用大型有限元程序对导爆索水孔爆破进行了数值模拟,客观再现了混凝土爆破的物理过程;研究了爆炸应力波在混凝土介质中的传播规律。从而有助于深入了解混凝土爆破损伤破坏过程和导爆索水孔爆破的作用机理,为爆破理论研究和工程设计提供了一种有效方法。     

爆破漏斗形成过程的数值模拟研究

爆破漏斗是爆破破坏的基本形式.利用Ls-dyna软件,模拟了条形药包和集中药包起爆时爆破漏斗的形成过程和形态,对模拟结果进行了分析,计算结果表明:靠近炸药部位的岩石是由于压缩破坏,岩体表面属于拉伸破坏,压缩破坏区和拉伸破坏区存在较明显的分界线.     

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。     

扁平装药对钢管贯穿破坏的数值模拟

为了分析炸药对钢管的贯穿破坏情况,首先进行相关理论计算,并用不同药量和尺寸的TNT进行实爆试验。基于Auto Dyn动力分析软件及Langrange-Euler耦合方法,模拟了外接触爆炸载荷作用下扁平TNT装药对大口径钢管的破坏过程。最后结合试验和模拟结果,剖析了不同TNT装药量和装药尺寸的条件下,钢管发生贯穿破坏特征以及破片形成和速度大小,并与理论计算的破片速度进行比较。结果表明:大药量的炸药作用于钢管上,在接触部位会发生贯穿破坏,产生飞片;贯穿破坏属于剪切破坏,与装药量、装药尺寸等因素有关;产生的破片具有较大动能,其速度与装药高度及装药接触面积有关;只有合理的设置装药高度和装药与管道的接触面积,才能达到较好的贯穿破坏效果。     

立井冻土爆破技术的研究

建立了冻土爆破冻结管震动破坏准则,进行了冻土爆破性的分析,根据冻土掏槽参数和光面爆破参数的模型试验进行冻土爆破参数的设计,并结合冻土爆破实际,提出了冻土爆破前的准备工作,如详细分析爆破作业区内冻结管的偏斜情况,计算每根冻结管距井帮的最短距离,根据井筒断面及冻结土层的特性,选择钻眼设备等。经过实践,既保证施工安全,又提高了效率。     

粒状铵油炸药轴向连续装药预裂爆破数值模拟及应用研究

针对乳化药卷供应不足制约预裂爆破进展的问题,探索了一种新的装药结构模式,即采用低威力的多孔粒状铵油炸药轴向连续、径向不耦合的装药方式.在理论上验证了该装药结构的可行性,同时采用LS-DYNA软件数值模拟的手段,对照矿山实际孔径建立1:1模型,对比分析了与传统乳化药卷不耦合装药结构的差别,得出了粒状铵油炸药轴向连续装药在...     

聚能爆破在隧道开挖成型控制中的仿真试验研究

为了提高水平岩层隧道光面爆破效果,减少隧道爆破开挖超欠挖量,提高施工速度和减少工程投资,以段家坪隧道为例,采用数值模拟和现场试验对聚能爆破在隧道开挖成型控制中的作用进行研究。数值模拟结果表明,聚能结构一侧上的围岩节点振动速度和单元应力均大于非聚能结构一侧。现场聚能爆破试验表明,周边眼聚能装药结构能够更好地控制水平砂泥岩地层隧道爆破成型,大部分超挖量控制在15 cm以内,最大超挖量减少了78.9%。     

Numerical Simulation of Blasting Effect with Divided Charge Structure

This paper numerically simulates the stress development and generates a three-dimensional model of the medium-deep hole blasting in infinite rock mass for continuous charge and divided charge in blasting by using the large-scale nonlinear dynamic analysis software LS-DYNA and the elastic-plastic model *MAT_PLASTIC_KINEMATIC and JWO-EOS. The difference of the decreasing rate in Von Mises effective stress of blasting, element effective stress peak in free face, the bore wall stress and acceleration are investigated. It is shown that divided charge could greatly improve the blasting effect by engineering blasting practice.     

敞口耦合装药爆炸扩腔数值模拟

利用DYNA-2D有限元程序对敞口条件下岩石中的爆炸扩腔过程进行了模拟,与实际药壶爆破施工的扩腔条件相近,因此对爆破施工有非常重要的指导意义,完全可以用于深孔药壶爆破的优化设计,解决生产中"爆扩药量靠经验,腔体体积难估算"的问题,减少爆扩施工中的盲目性,对药壶爆破法的推广和爆炸扩腔理论完善均有重要的价值.     

导爆索水孔爆破数值模拟及其应用研究

利用大型有限元程序对导爆索水孔爆破的爆破过程进行了数值模拟,研究了爆炸应力波在混凝土介质中的传播规律.为深入了解混凝土爆破损伤破坏过程和导爆索水孔爆破机理提供了一种有效方法,对实际爆破工程有十分重要的意义.