气泡帷幕对水中冲击波峰压力衰减特性的研究

通过对气泡帷幕衰减水中冲击波作用现象进行分析,基于实验结果,采用爆炸相似律理论,得到了适用于工程计算的经验表达式,并引入气泡帷幕的削波系数,对工程实际运用和计算装药水下爆炸对渔类的安全距离提供了理论依据和计算方法。     

气泡帷幕衰减水中冲击波频谱特性实验研究

在小型爆炸实验水池中测量冲击波通过气泡帷幕后的压力,对结果进行FFT变换并进行频谱分析.得到了气流量、帷幕层数、孔径等帷幕参数改变时对水下冲击波频谱特性的影响,为气泡帷幕在工程中的实际应用提供依据.     

气泡帷幕削减水击波压力作用因素分析

采用正交实验的方法,对气泡帷幕削减水中爆炸冲击波压力作用效果的主要影响因素进行了研究,分析了各主要影响因素的显著性,并提出了基于本实验条件下的最优因素水平组合.在实验条件下,气泡帷幕与测点之间的距离是最显著的影响因素,气泡帷幕管道的管径和流量等因素次之,孔距对气泡帷幕防护效果的影响最小.因此,在进行气泡帷幕管道设计和参数设置时,应重点关注气泡帷幕与被防护目标之间的距离和气幕管道的管径及供气气流量的变化.     

水底爆炸气泡脉动特性

为研究水底爆炸气泡脉动特性,采用PAMFLOW软件和基于JWL状态方程的气泡脉动计算程序对水底爆炸气泡脉动特性进行了数值计算,并用经验公式对自由水域爆炸气泡脉动特性进行了计算.计算结果表明水底爆炸在整个气泡运动过程中,气泡的中心向海底贴附,并形成指向海底的高速射流,气泡被压扁;水底爆炸的气泡膨胀半径大于在无限水域中爆炸;2种数值计算结果比较吻合,且与经验公式计算结果相符,说明采用这2种数值计算方法来研究水底爆炸气泡脉动特性合理.     

气泡帷幕对水中冲击波衰减特性的数值模拟研究

为深入研究气泡帷幕在深水岩石爆破中减少爆破危害的机理,对深水岩石钻孔爆破中气泡帷幕对水中冲击波的衰减特性进行了理论分析,建立了气泡帷幕距离被保护目标分别为50 cm、250 cm、450 cm的三个简化深水岩石钻孔爆破数值模型,通过计算得到了相应的冲击波压力时程曲线,通过对峰值压力、比冲量等的分析得到了气泡帷幕对水中冲击波的衰减特性。本研究结果可为深水岩石钻孔爆破工程实践中的冲击波防护提供了参考。     

炸药水中爆炸气泡脉动分析计算

分析了水中爆炸气泡脉动的物理规律,对其演化过程在考虑水为可压与不可压2种情况下进行了数值求解.由于假设水具有不同的状态,求解得出了气泡半径及径向速度随时间变化的规律.编写的一维ALE动力学程序计算分析了水下爆炸过程,气泡脉动计算结果与实际过程非常吻合.     

钢筒内衬爆炸水井设计中的几个动力学问题研究

以3 kg 2,4,6-三硝基甲苯（TNT）炸药在内径和深度均为11 m的内衬钢筒混凝土围堰爆炸水井中的爆炸为研究对象,数值模拟研究了筒壁厚度、混凝土围堰厚度对钢筒受力与变形的影响,以及水井内设置气泡帷幕对提高设施安全性等爆炸水井设计中关注的几个动力学问题。结果表明：水井内水中爆炸冲击波参数与P. Cole公式计算结果基本吻合;钢筒内壁不利的受力与形变部位都出现在装药中心水平线以下的筒体部位,直到壁厚达到50 mm时距筒底1.60 m处等效塑性应变仍可达到0.001 6,不满足强度理论判断条件;取钢筒厚度为20 mm,外加0.5 m厚混凝土围堰时,内衬钢筒爆炸水井符合安全性强度设计要求;在水井底部设置半径为4.9 m、厚度为0.05 m气泡帷幕时,可使筒壁处的冲击波压力峰值降低40.6 %;对于壁厚为20 mm的钢筒,采用气泡帷幕衰减冲击波措施时,混凝土围堰厚度达到0.35 m就能满足安全性设计要求。上述结论可为内衬钢筒爆炸水井结构设计和安全性评估提供方法及依据。     

供风量对水下爆炸冲击波气泡帷幕消波效应的影响

为了减小水下爆破冲击波的危害,在某河道开展了气泡帷幕消减水下爆炸冲击波的现场试验。将300 g乳化炸药和2支PCB压力传感器同时悬吊在水面以下4.5 m深,乳化炸药位于中间,2支PCB传感器等距离位于两侧,且三者处于一条水平直线上,每支传感器与乳化炸药的水平距离为12 m。将气泡帷幕发生器置于其中1支传感器与炸药之间,与炸药水平距离为4 m。调节供风量产生相应的气泡帷幕,引爆炸药后测试两侧冲击波峰值压力,并计算有气泡帷幕一侧相比于无气泡帷幕一侧的冲击波压力下降幅度,对比分析了不同供风量形成的气泡帷幕对冲击波的消减效应。结果表明,供风量由0.938 m³/min增加到7.5 m³/min,冲击波峰压的消减幅度由77.507%增加到88.554%,供风量继续增加到29.1 m³/min,冲击波峰压的消减幅度缓慢增加到90.102%。可见,气泡帷幕对水下冲击波的消波效果随着供风量的增加而增加,但综合考虑电能消耗和消波效果,在本试验条件下供风量7.5 m³/min最为可取。     

垂直刚性面边界条件下水下爆炸气泡运动的理论研究

为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响，根据势流理论建立了垂直边界面奈件下水下爆炸气泡运动的理论模型，编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的栽荷形式进行了分析，结果表明，此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律，并能进行定量的计算。     

水下爆炸加密基床引起地基及水中结构二次振动的试验研究

通过工程试验研究,观测到了水下爆炸引起的地基及水中结构的二次地震波现象．分析试验结果,总结了地基及结构振动的规律,指出二次振动现象与水中爆炸气泡的脉动有关。在已有水下爆炸理论基础上,通过引用等效高度的概念,借助量纲分析给出了计算群药包水下爆炸气泡脉动周期的经验公式。     

平面药包爆破抛掷规律的试验研究

在硐室爆破工程实践中,为了达到设计的抛掷距离和特定的抛体堆积形态,往往设计布置平面药包。本文通过现场小型模拟试验,对平面药包的爆破漏斗大小与深度、抛掷堆积规律以及合适的药包间、排距进行了系统研究与分析。模拟试验证明,抛掷距离与最小抵抗线成正比关系;群药包爆破时,抛掷距离与药包的间、排距也有一定关系。     

多层差异性气泡帷幕对水下爆破冲击波的衰减效应的试验研究

为评估气泡帷幕产生的气水混合层对冲击波能量的衰减效应,设计了乳化炸药水下延期爆破试验,研究气泡帷幕对水下爆破冲击波的影响。以冲击波斜入射条件下波阻抗差异性为研究对象,设计多层差异性气泡帷幕。以距爆心12 m处帷幕前、后测点处的冲击波衰减率为评价指标,测得多排孔气泡帷幕前测点处的冲击波压力峰值为1.518 MPa和1.493 MPa,帷幕后测点处的冲击波压力峰值为0.026 MPa和0.034 MPa,冲击波综合衰减率为97.72%⁹8.29%。与陆上岩石爆破冲击波传播规律相比,水下爆破冲击波作用时间短,波阵传播速度快,冲击波压力更大,且传递过程中能量损耗少,传递效率高,同等爆破当量的条件下水下爆破对结构的损害更大。采用多层差异性气泡帷幕对水下爆破施工进行防护,可以在完成水下炸礁爆破施工任务的同时,不破坏水下生态环境。     

水中爆炸实验装置结构设计与冲击波防护措施研究

建设相对条件固定的水中爆炸实验装置,为开展水中工程结构和装备进行抗爆性能实验研究提供了重要保证。本文设计和建设了具有多种功能的水中爆炸大型实验装置,该装置由爆炸水池、轻钢滑动提升装置、储气加压装置、筛网架、水中爆炸压力测试系统与测试室等组成。根据一维弹性平面波理论,对该装置爆炸水池结构设计的主要问题和抗爆隔震性能进行了分析,研究了纵波入射时水池结构内部不同介质应力波传播情况和破坏模式。并运用气泡帷幕防护技术,对降低水中爆炸冲击波防护措施可行性进行了初步试验研究和探讨,验证了该水中爆炸实验装置结构设计的合理性和降低水中冲击波防护措施的有效性。     

应力波传播时爆破条纹图判读准则的检验

在一次爆破加载同时得到爆破模型动态等差线与等和线条纹图的基础上 ,采用部分改变物光光程的方法求得等和条纹的级数。为检验尚有争议的动态等差条纹级数判据 ,利用设计的一种应力波在边界反射后的爆破实验模型进行研究 ,解决了复杂条纹图的判读问题     

水下爆炸炸药能测量消除边界效应的研究

在小型爆炸水池中测量炸药的爆炸能量，会遇到边界反射问题。文中就如何消除边界效应，选取了几种能衰减冲击波能的材料和措施进行实测对比。结果表明：在水池内壁附近设置一种气泡帷幕，可有效地削弱反射冲击波，使气泡脉动周期增大，从而使所测总能量（Ｅｔ）更接近炸药的爆热（Ｑｖ）。     

水下钻孔爆破冲击波下桥墩的动态响应及防护分析

利用数值模拟方法以及现场监测技术,结合砖灶子水下炸礁项目,研究了水下钻孔爆破水中冲击波对桥墩的影响以及防护,对水中冲击波作用下桥墩结构的动态响应以及气泡帷幕的削减效果进行对比分析,并结合现场监测数据,对李家沱大桥的动态响应以及安全状态做出评价。研究发现:桥墩结构对水中冲击波的动态响应在桥墩中部及桥趾部位较大,且迎爆面的响应大于背爆面,测量点的速度与加速度响应最大值均出现在水平径向,然后是垂直方向和水平切向;气泡帷幕对于水中冲击波的削减效果良好,且距离保护对象5 m时效果最佳。运用气泡帷幕防护及现场监测指导施工,使得李家沱大桥处于安全状态下。     

削弱水下钻孔爆破水中冲击波负面效应的试验研究

针对水下钻孔爆破危害防护问题,通过海边浅层水中钻孔爆破试验,实测得到了水中冲击波波形曲线及压力数据,对现在比较流行的抑制水下爆破负面效应的两种手段——延时起爆和气泡帷幕方法进行了验证与探讨。试验表明,选择合适的延时起爆能使总爆炸能量在时间上合理分布,而气泡帷幕手段对特定频率的冲击波有良好的削弱效果,为进一步的研究积累了很多有益的经验。     

水下钻孔爆破水击波的传播规律及气泡帷幕对水击波的削减作用

结合长江航道莲沱段炸礁工程,用LS-DYNA软件对水下钻孔爆破进行数值模拟,研究水击波的传播规律和气泡帷幕对水击波的削减作用,分析了水下钻孔爆破3个方向上水击波的传播特性。结果表明,水下钻孔爆破水击波在炮孔轴线方向衰减最为明显,其次是与炮孔轴线夹45°角的方向,而最小抵抗线方向衰减最慢;且改变水深时,结论仍成立。同时,研究了不同位置的气泡帷幕对水击波峰值压力的削减效果。结果表明,气泡帷幕对水击波起到了良好的削减作用;且气泡帷幕离爆源较近时,对水击波的削减效果更好。