土岩微差爆破的振动效应

1基本原理地下爆破和触地爆破引起地面和结构物的振动问题是一个地质环境安全课题,受到人们的关注。在确定爆破振动安全距离时,期望给出一个简单、可靠的预报计算公式,已有规范,采用球状药包齐发爆破的振动公式[1]V=K(QR1/3)α(1)或a=K0(QR1/3)α0(2)式中:V和a分别为爆破引起质点振动的峰值速度(cm/s)和加速度(g或cm/s2);Q为药包重(kg);R为爆源距(m);K和K0为与地质条件、爆破参数有关的常数;α和α0为质点振动的峰值速度或加速度的衰减指数。微差爆破引起的振动效应,除受地质条件影响外,主要与最大段药量、段与段之间的起爆时间间隔(延…     

施工隧道内部爆破振动效应研究

受地质条件等因素的影响,隧道掘进仍以钻爆施工为主.爆破振动产生一定危害,对隧道施工安全及施工效率造成影响.为此,须对隧道爆破振动响应进行研究,并提出相应的施工技术.本文采用信号处理方法,对爆破振动衰减规律、能量响应、爆破安全判据及爆破仪器选择等进行分析.     

隧道微差爆破振动速度及应力场研究

依据爆炸动力学和弹性波动理论,分析了同段起爆在损伤岩体中所产生的爆破振动速度及引起的应力.然后,根据爆炸波在传播中的叠加特性,提出了隧道微差爆破后围岩质点振动速度和应力解析解.研究表明:微差爆破相邻段别的地震波形随传播距离的增加而相互接近、叠加,在起到干扰降震的同时,使围岩体对其震动响应出现选择放大的几率也增加.爆破振动速度和应力解析解的提出,为隧道开挖采用合适的爆破掘进方法、减少施工误差及提高围岩稳定性提供了理论依据.     

微差爆破引发黄土场地强地面运动特征研究

 通过在黄土高原地区典型震陷性黄土场地实施的微差爆破试验,分析研究爆破引发地震动的时程特征、衰减规律和频谱特性。研究结果表明,微差爆破引发的黄土场地强地面运动具有瞬时较大地震动峰值加速度(PGA)和较短持时的基本特征;有效持时是影响震源设计效果的主要因素,爆破地震动具备持时任意接续特征,利用简单接续即可获得持时较长、频谱特征保持一致的合成时程,该时程对测试不同土体(结构)动力响应特征更为有利。随着距场地中心渐远,地震动频谱响应皆有减弱趋势,频率越高减势越明显;同时,频谱H/V值逐渐增大,反映了水平分量与垂直分量之间能量比值的变动关系。爆破的冲击型能量累积过程中,引发强地面运动的低频能量逐渐丰富,与实际地震动特征渐趋相近。     

隧道爆破开挖引起临近建筑物振动效应研究

为了了解青岛地铁隧道爆破开挖对临近建筑物的影响,在现场监测结果的基础上,运用ABAQUS进行数值模拟来研究隧道爆破掘进对邻近建筑物的影响.研究结果表明:模拟结果与监测结果相近,准确率在85%以上,建筑顶层振动速度是底层的3.14倍;隧道与建筑物之间的水平距离小于12m时,随着距离的增加,测点振动速度衰减迅速,大于12m时振动速度的衰减趋于平稳;随着隧道埋深的增加,各层测点的振动速度是衰减的,且高程放大效应的影响越来越弱.     

浅埋隧道爆破开挖及其振动效应研究

 以密兴路火郎峪隧道工程出口段开挖为研究背景,进行隧道爆破开挖和地表振动监测试验研究。分析结果表明：(1) 沿隧道开挖方向,自成形隧道区向未开挖区,地表爆破振动速度逐渐降低;浅埋隧道爆破开挖振动波传播规律与其断面尺寸、隧道埋深、开挖方法以及围岩地质条件等有关。(2) 掏槽孔爆破振动控制是降低浅埋隧道振害的关键,使用多级小楔形掏槽能有效改善爆破振动效应与破岩效果。(3) 全面监控浅埋隧道掘进爆破振动效应,优化爆破参数,能有效控制爆破减振害,提高施工效率。     

爆破影响下砌体结构振动效应及其安全性评价

城市地下工程在进行爆破施工时,邻近建筑结构的安全和稳定至关重要。基于武汉地铁8号线二期联络通道的爆破开挖工程,根据工程现场监测,建立LS-DYNA动力有限元3D数值计算模型并进行了详细分析。研究可知,数值模型质点振速变化和频率特征与工程现场测试基本一致,数值参数和计算方法合理。在振动响应方面,砌体结构主要表现为高度方向的振动,振动最大的点位于结构柱顶、柱脚,振速较大。砌体结构单元动应力沿结构长度方向先增大后减小,沿宽度方向则震荡减小。结构振速与有效应力具有对应关系,根据极限抗拉强度计算得砌体结构的安全控制振速为1.18 cm/s;结构爆破峰值振动速度在安全控制范围以内,单元的峰值有效应力不大于抗拉强度,结构处于安全状态。     

基于HHT方法的微差爆破延期时间识别与应用

结合某爆破工程实例,运用HHT方法,首先,对实测爆破震动信号进行EMD分解,得到信号IMF分量;其次,通过IMF分量的Hilbert变换,识别出各段雷管实际的通过起爆时刻点,得到实际微差爆破工程中的延期时间,利用HHT方法的自适应性强和高效性的特点,为爆破延期参数设计提供了一定的分析手段。     

微差爆破技术及施工安全防护措施

微差爆破能有效地控制爆破冲击波、震动、噪音和飞石；操作简单、安全、迅速；可近火爆破而不造成伤害；破碎程度好，可有效提高爆破效率和技术经济效益．     

地铁隧道掘进下穿BRT车站爆破振动效应研究

以乌鲁木齐地铁1号线中营工—铁路局区间隧道施工为背景,研究了隧道爆破开挖对其上方BRT车站的振动影响。基于现场监测,分析了爆破振动对爆源上方的影响范围,比较分析了CRD法施工时各部分爆破开挖对车站基础振动峰值大小和频谱特征,基于监测结果优化了爆破施工方案。通过以上研究,得出如下结论:爆破振动对爆源上方地表前后10m范围影响最为显著;CRD法施工时,第1步工序开挖爆破振动影响显著;隧道掘进,掏槽爆破引起的振动显著增强,选择合理的掏槽结构形式、爆破参数等,是浅埋隧道开挖中控制爆破振动的关键。     

空气间隔装药预裂爆破岩体损伤分布特征及控制技术

空气间隔装药预裂爆破作为一项新型轮廓爆破技术,其对岩体的损伤特性严重影响了技术的推广应用。采用现场试验与数值计算相结合的方法,对经山寺铁矿空气间隔装药预裂爆破试验的岩体损伤分布特征进行比较分析。结果表明,空气间隔装药预裂爆破的岩体损伤分布特征与传统预裂爆破存在明显的差异,装药段存在明显的粉碎破坏区,爆破损伤区的范围显著大于空气段以及传统预裂爆破,但在岩体较完整处,空气段的岩体损伤相对不明显。为了控制岩体损伤效应,装药段采用反向起爆的方式以及使用径向不耦合的筒状药卷,可以优化空气间隔装药预裂爆破效果。     

并行小净距隧道楔形掏槽爆破振动效应研究

以重庆鸭江隧道小净距段爆破掘进施工为背景,采用现场振动监测与数值计算相结合的方法研究了并行小净距隧道后续洞上台阶采用楔形掏槽爆破产生的振动效应,分析了掏槽孔与掌子面之间的布置角度对振动速度场的影响。结果表明:先行洞迎爆侧边墙上的最大振动速度出现在后续洞爆破掌子面的侧后方;掏槽孔的布置角度越大则振动强度的极值越大,极值出现的位置也越靠近爆破掌子面。可以通过减小掏槽孔的布置角度来实现降低隧道掘进爆破振动强度的作用,此外在施工现场布置振动监测点时应考虑掏槽孔布置角度的影响,掏槽孔的布置角度越大则振动监测重点区域与爆破掌子面间的距离越小。     

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。     

悬索桥锚碇隧道爆破开挖的围岩累积振动效应研究

 结合矮寨悬索桥锚碇隧道的爆破施工,通过围岩的声波测试得到围岩损伤度和松动圈范围在不同等级的爆破冲击荷载作用下的发育规律,探讨围岩累积损伤程度和振动速度之间的对应关系,以及引起岩体损伤度累计效应的阈值,较为完整地描述了爆破冲击荷载作用下围岩损伤度和松动圈的发展过程。在此基础上得出合理的爆破振动速度的控制指标。结果表明：锚碇隧道的爆破施工不但要控制单次爆破对围岩的扰动,更重要的是,应考虑围岩在频繁的近距离爆破作用下产生的累计振动效应并加以控制。爆破振动速度控制在3～6 cm/s时,最大围岩松动圈厚度约为2.3 m,围岩平均损伤度约为0.15。当测点处围岩的振动速度小于2 cm/s时,围岩的损伤度积累不明显,可视为爆破振动累积损伤阈值。     

不同装药模式爆破载荷作用下煤层裂隙扩展特征试验研究

 为了研究炸药在不同煤岩介质中爆破所产生的裂隙扩展和力学特征,提高深孔预裂爆破对低透气性煤层进行增透的效果,在实验室搭建爆破模拟试验系统,设计穿层钻孔和顺层钻孔2种不同的装药模式,以Froude 比例法建立煤层深孔预裂爆破的试验模型,利用相似材料配比加工制备尺寸为50 cm×50 cm×50 cm的试样进行爆破模拟试验。通过超动态应变仪监测煤岩层的应变信号,利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程,分析爆破载荷作用下试样的动态力学特性和裂纹扩展特性。研究发现,裂纹主要是由压缩波与卸载波共同作用形成的,裂纹扩展方向与炮孔轴线方向垂直;在煤岩介质中实施穿层钻孔爆破的爆破效果优于顺层钻孔煤层爆破效果,当爆破应力波从煤层入射到岩层后,出现反射拉伸波,反作用于煤体上,加剧煤岩不同爆破介质的破坏程度,促使爆破裂隙的扩展。研究成果可用于指导井下低透气性煤层深孔预裂爆破装药方式的选择,以提高瓦斯抽采效率。     

炮孔不同装药结构对爆破能量影响的理论探讨

波从一种介质向另一种介质传播时，由于波阻抗不同，将在界面处发生折射和反射，波所传递的能量也会随之发生相应变化，随反射波反射到原介质中的能量称为反射能量，随折射波折射到另一介质中的能量称为折射能量。首先，根据波的界面折射和反射理论，分析爆炸能量的折射和反向规律，建立爆炸能量折射率和反射率的计算公式以及岩石和炸药的最佳阻抗匹配关系；然后，据此探讨不同炮孔装药结构（耦合装药、空气不耦合装药、水不耦合装药）对爆炸能量传递的影响，以期提出适用于不同爆破要求的合理装药方式。     

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。     

大直径超深孔柱状装药爆炸注浆机理的研究

利用ANSYS／LS-DANA软件对爆炸载荷作用下大直径深孔柱状水耦合装药务件下，砂岩含水段大倾角裂隙的扩展范围进行数值模拟，提出爆炸注浆加固围岩技术，并在淮南新集矿区刘庄矿风井进行工程应用，取得了较好的效果。     

大直径超深孔柱状装药爆炸注浆机理的研究

利用ANSYS/LS-DANA软件对爆炸载荷作用下大直径深孔柱状水耦合装药条件下,砂岩含水段大倾角裂隙的扩展范围进行数值模拟,提出爆炸注浆加固围岩技术,并在淮南新集矿区刘庄矿风井进行工程应用,取得了较好的效果。     

中深孔爆破分层装药分层填塞研究

以两个装药层为例阐述中深孔爆破中分层装药分层填塞的基本原理以及炸药单耗对分层装药结构和爆岩块度的影响,并借助爆炸应力波理论和爆生气体膨胀理论分析合理进行分层装药分层填塞对于中深孔控制松动爆破爆炸效果的影响。分层装药分层填塞技术在大窑湾二期工程采场的实际应用表明:进行合理的分层填塞分层装药能够改善装药结构、提高炸药能量利用率、获得理想的破碎块度,同时也表明中深孔爆破中分层填塞应充分考虑各层炸药单耗这一原则应用的合理性。此原则对药包布置、改善能量分布、优化爆破设计、提高爆破质量有一定的指导意义。