岩体聚能爆炸切割器的试验研究

利用聚能爆炸切割岩体及混凝土块体进行了初步的试验研究,并采用爆炸力学及岩体力学理论,对试验中现象作以解释,并讨论了影响切割效果的诸多因素.对实际应用有一定的指导作用.     

岩体损伤对爆炸应力波散射作用研究

分析了爆炸应力波与岩体内原生裂纹相互作用形成散射波，给出了其求解方法，确定出球形装药在岩体中的爆炸所产生损伤值，以及对随后产生的爆生裂纹展的影响，对合理确定爆炸破坏范围和装药具有一定意义。     

水中爆炸对围岩增耦的实验研究

为研究水中爆炸对围岩的增耦,在一个直径1.6 m的水泥砂浆半球体装置上,将其中心预留的直径0.3 m的腔室内注水和置入水泥砂浆芯体,对比性地进行了一系列的1.00 gTNT(2,4,6-三硝基甲苯)当量的填实和空腔爆炸实验.水泥砂浆球表运动测量数据表明,与水泥砂浆中的空腔解耦相比,水中空腔爆炸的解耦效果较差,尤其水腔中爆炸可大大增强爆炸能量的耦合.可以推断,水下爆炸会明显增强围岩中的爆炸应力波强度,近水域中的空中爆炸也可能会增强围岩中的爆炸能耦合,因而相对于围岩和堤坝中同距离、同药量的爆炸来讲,所引起的破坏危险更大.     

不同真空度下地表爆炸后地面振动规律研究

为研究真空度对爆炸引起的地面振动的影响,开展了炸药在真空爆炸容器爆炸后产生地面振动衰减规律的研究。研究爆炸振动衰减规律,进一步分析真空度对爆炸后地面振动效应的影响;同时,预判爆炸容器内不同药量爆炸时的影响距离,以确定爆炸影响范围进行防护。基于实验数据,分析了振动速度随炸药量、爆心距的衰减规律,并利用萨道夫斯基经验公式,采用最小二乘法拟合求取爆破振动参数K、α值,最终得到爆炸振动速度衰减方程,对综合情况和真空下的振动衰减曲线进行对比分析。结果表明:在爆炸容器5倍比距离下,真空度对振动速度衰减有影响;但是大于5倍比距离下,爆炸容器的真空度对振动影响很小,其远处的地基振动在相同距离下变化不大。在药量和爆心距相同的情况下,随着容器压强即真空度的增大,合速度缓慢增大,且对远距离处的振动影响很小。这是国内首次探索不同真空度下地面爆炸振动规律,并依据特定允许振动速度数值计算安全距离,可为类似研究提供借鉴。     

二阶振动系统的解耦条件及算法研究

针对二阶振动系统的解耦问题,给出了二阶振动系统可解耦的条件及其相应证明。针对可解     

浮放设备在爆炸振动作用下的冲击振动响应

基于刚体冲击振动模型,建立了浮放设备在振动激励条件下冲击响应分析的理论方法。通过数值模拟计算给出了浮放设备爆炸振动响应的理论预测结果,它与放置在工作台面上的一台台式计算机的爆炸振动响应实验测试结果具有良好的一致性。研究表明,浮放设备的爆炸振动响应主要取决于地面垂直方向上的振动激励分量和设备与工作台面之间的碰撞恢复系数,评价浮放设备爆炸振动安全性时应考虑到可能出现的冲击振动响应。     

某型云爆弹爆炸地震波测试方法研究

爆炸地震波对于评估弹药的毁伤威力具有极其重要的意义,为了测试云爆弹爆炸后产生地震波的振动强度,需要设计合理的测试方案,准确测量弹药爆炸后地震波的数据,并分析其衰减特性,从而得到爆炸地震波分布规律.该论文在实际的爆炸场环境中,采用相应的地震波传感器及测振仪,按照合理的测试方案,测试弹药爆炸产生的地震波,并对数据进行分析,分析结果表明:云爆弹在爆炸时产生的地震效应非常强烈,并且随着距离爆心距离的增大,地震波的衰减速度也明显加快;利用质点振动速度理论公式对实测地震波进行拟合分析,拟合函数关系式在反映爆炸地震波的振速分布状况中与实际测试数据对比具有良好的一致性,可以将其运用到爆炸场毁伤测试中,为测试数据的准确性提供理论评判依据.     

节理岩体对SV波传播的影响

为了研究SV波在岩体节理中的传播规律,以含平行双节理岩体为研究对象,采用快速有限差分方法研究了节理面刚度、节理倾角、节理间距对SV波传播的影响,通过质点振速放缩系数(VSF)的变化来分析影响因素对SV波传播的影响。研究结果表明,节理刚度K对不同位置的VSF影响并不一致,在节理1前监测点的VSF随着K的增大而逐渐减小,其余监测点的VSF随着K的增大而逐渐增大;节理倾角α对VSF的影响较为复杂,但均在45°处出现拐点;各监测点的VSF随节理间距d的增大而减小并趋于稳定。     

考虑尺寸效应的倾倒式危岩体爆破振动动力稳定研究

危岩体稳定性计算是危岩体崩塌地质灾害防治的关键,提出科学准确的危岩体稳定性计算方法对预测危岩体崩塌具有重要的现实意义。拟静力法进行危岩体爆破动力稳定分析,不能真实反映危岩体形状、尺寸及爆破地震频率、初相位等因素对动力荷载实际作用情况的影响。针对倾倒式危岩体,在传统极限平衡和条分法的基础上,考虑了危岩体形状、几何尺寸、爆破地震波频率和入射初相位等因素,建立了考虑尺寸效应的爆破动力稳定分析方法,利用MATLAB软件编制了相应计算程序。算例验证结果表明：计算出的稳定性系数随爆破地震入射初相位的变化呈现一定周期性规律变化,在参数一定的情况下,运用本文方法和程序计算出的危岩体最小稳定性系数与传统拟静力法计算结果比较接近,但均略大于传统拟静力法计算结果,相对差值在5.1%～8.2%之间,符合尺寸效应的讨论结果,计算方法和程序是合理有效的。在条分数取值为1时,所编制的程序计算结果等同于按照传统拟静力方法分析危岩体爆破振动动力稳定性。研究成果可为危岩体爆破动力稳定分析评价、工程建设中危岩体灾害防治以及控制爆破提供一定的参考和依据。     

10kg TNT当量爆炸容器的冲击振动监测

采用电压加速度计及精密电荷放大器,对10kg TNT 当量爆炸容器系统在五种TNT当量加载下的冲击振动进行了四点比较测试.试验结果表明容器壳体在爆炸加载时的冲击加速度可高达7.75×104g,通过容器支座和柱形空心钢管支撑结构衰减后,振动加速度下降到57g,再经过实验工房地基的进一步衰减,工房墙体附近地面的垂直振动仅0.43g,这说明实验工房所承受的爆破地震烈度不超过Ⅱ级.     

黄土中爆炸空腔体积规律的数值模拟

黄土中爆炸成腔的大小与黄土参数具有密不可分的关系,其中黄土的天然密度和含水率是主要影响因素。利用ANSYS/LS-DYNA软件进行三维建模,模拟黄土中爆炸成腔的过程,与黄土中爆炸试验结果进行对比,从空腔体积、峰值应力、爆后土体密度3个方面验证数值模拟的可行性。以土体天然密度和含水率作为影响因素,对黄土中爆炸空腔的体积规律进行数值模拟研究,得到三维拟合规律,发现天然密度对爆后空腔体积影响较大,含水率对其影响较小。     

爆破作用下岩体层间软弱夹层爆腔推移规律研究

通过对含层间软弱夹层的单孔露天台阶模型爆破过程的高速摄像实验,在拍摄速度为每秒20 000和30 000幅条件下观测到爆破作用下爆腔的整个发展过程,得出了爆腔的推移规律:药量、含水率、抵抗线对爆腔发展规律影响不尽相同,药量因素影响最大、抵抗线因素次之、含水率因素影响最小;在爆腔成形之前均经历了约300～500 μs的爆腔半径迅速增加区;相同条件下,同一时刻任何一个影响因素中增加时,爆腔半径也相应地变大,增加幅度约为:1.2～2.2倍.     

近似模拟地下核爆炸冲击震动效应方法的探讨

在对地下核爆炸冲击震动效应分析的基础上,对地下核爆炸的冲击震动效应的模拟方法进行了探讨,对封闭化学爆炸的冲击震动效应进行了计算.结果表明:地下核爆炸冲击震动的应力波峰值、质点的速度、质点的加速度和质点位移,都可以用封闭化学爆炸来进行模拟,而且封闭化学爆炸与地下核爆炸之间的有效当量系数在6％～30％之间,这与已知的有效当量系数基本吻合.结论:地下核爆炸的冲击震动效应可以用封闭化学爆炸近似模拟,将会给地下核爆炸的研究带来极大方便.     

坚硬岩石条件下九孔掏槽方式的数值模拟研究

采用ANSYS非线性三维动力有限元软件,对坚硬岩石条件下九孔掏槽方式,在炸药爆炸荷载作用下应力产生、传播机理,进行了计算机数值模拟.结果得到了该掏槽方式在不同时刻的应力分布云图和几个典型单元的应力-时间历程曲线,从中可以清楚地看出应力波传播规律,能为其它类似爆破数值模拟和爆破参数选择提供借鉴.     

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.     

开挖爆破对围岩损伤作用的探讨

在综合现有文献的基础上,对基于爆源的爆破振动分区,柱状装药结构的质点振动速度的计算和安全判据以及开挖爆破的损伤测量方法和控制标准进行了探讨。     

滑移式危岩体爆破振动动力稳定性研究

为了研究爆破振动作用下滑移式危岩体的动力稳定性,以白岩山隧道工程的爆破振动信号为基础,提出滑移式危岩体爆破振动加速度以及受爆破振动作用影响的危岩体稳定性安全系数计算方法。根据现场危岩区调查结果,基于时程分析法并通过Matlab计算,得到危岩体爆破振动加速度和危岩体稳定性安全系数时程曲线。结果表明:综合考虑爆破地震波传播过程中的衰减、危岩区频率特性、危岩尺寸以及时间效应等因素的影响,得出的加速度时程曲线和实测的数据基本吻合,计算出的稳定性安全系数符合工程实际,可为类似工程区危岩体稳定安全提供一定的参考。     

不同地质条件对爆炸落石速度影响的数值模拟

运用有限元软件LS-DYNA模拟弹体在不同地质条件下的边坡爆炸过程,对花岗岩、白云岩和大理岩3种类型的边坡在同等炸药爆炸条件下形成的落石速度进行了对比分析,模拟结果表明,不同性质的岩石边坡形成的爆炸落石速度变化过程和破坏区内速度分布具有一致性,但落石的抛掷速度大小差异很大.     

特大型危岩体治理爆破开挖振动效应控制研究

针对特大型危岩体爆破开挖治理过程中的爆破振动影响,建立符合危岩体特征的FLAC3D数值计算模型。将危岩体进行条块划分,计算并输入不同段药量时的爆破荷载,计算得到各条块质点加速度,并采用基于刚体极限平衡的等效加速度法进行危岩体爆破动力稳定性分析,得出了危岩体安全系数与单段药量之间的关系,结合相关规范给出了合适的安全系数所对应的单段最大药量。经现场爆破试验验证,可获得较好的爆破效果。通过分析危岩体爆破振速与爆心距的关系,提出了在控制药量条件下,采用特定爆心距处测点振速可作为现场监测控制标准。     

爆炸荷载作用下围岩累积损伤效应的数值分析

巷道爆破开挖推进过程中,循环爆破开挖的多次扰动作用使保留岩体产生累积损伤,导致岩体力学参数的弱化,从而造成工程岩体的宏观失效。利用ANSYS/LS-DYNA的重启动技术,通过损伤云图和损伤变量D的变化,对圆形巷道循环进尺过程中爆破作用下的岩体累积损伤效应进行研究。计算结果表明:随着掌子面推进爆破次数的增加,围岩的损伤程度加深,但影响深度变化较小;在装药量和爆心距不变的情况下,损伤量与爆破次数之间有很好的非线性关系,即爆破损伤的累积具有非线性特性。