接近冰层爆破漏斗试验及其理论分析

通过现场爆破漏斗试验和鼓包运动过程观测,系统分析了以水为约束介质的冰层在接近药包爆炸的破坏过程。证明在接近药包爆炸加载时的冰层破坏主要是爆炸气体膨胀形成的多次加载水介质所产生的破坏作用,并且表现出明显的脆性破坏特征,其裂隙的破坏范围也随着冰的强度和脆性的提高而增大。根据现场试验结果得出:当冰层的厚度为0.26⁰.65m时,以水为约束介质的最佳爆破作用系数K=a/Rw=1.80.65m时,以水为约束介质的最佳爆破作用系数K=a/Rw=1.8².2;冰层下药包接近爆炸的最佳炸药单耗是冰层内药包爆破的1/2。     

压缩脆性介质爆破破坏时冲击荷载与初始应力卸载特征

针对含压缩应变能脆性介质的爆破破坏机制问题,开展了建筑物底层立柱的现场爆破试验。分析了立柱保留部分的应变变化过程。动应变监测结果表明,炮孔炸药爆轰时,炮孔远区的爆炸荷载时程曲线大致呈三角形折线状,爆炸荷载升压阶段应变率高于卸压阶段;装药长度约20 cm时,爆炸荷载作用时间约为1 ms。爆炸冲击波作用消失后,由于碎块运动速度远低于冲击波和应力波传播速度,起爆后爆破介质的承载能力仍可保持数毫秒时间,此时介质主要受爆生气体膨胀作用,附加动应变较低。介质完全破碎后,碎块以较高的初速度发生抛掷飞散,其承载能力迅速消失,初始应变随之释放至0;应变释放的时程曲线接近于直线形,且卸载的应变率较低。构建了一维直杆的爆炸冲击与初始应力卸载力学模型,通过对直杆加载和卸载过程在时间域上的叠加,近似模拟了压缩立柱爆破时保留区的应变历程。对爆破试验的模拟表明,炸药爆炸作用结束数毫秒时间后初始应力才开始卸载。     

水下爆破破冰机理的数值分析研究

以黄河包头磴口段爆破破冰试验为基础,采用LS-DYNA有限元软件模拟了水下爆破破冰过程,研究冰层在爆破水压力作用下的破坏机理。根据现场试验条件,水深为4.5 m,冰厚0.5 m,10 kg的集中乳化药包位于冰下1.5 m处,同时考虑底部的淤泥的影响,建立了相应的模型进行数值计算。计算得出破坏后的冰层可分为破碎,裂隙和震动三个区,其中冰层破碎区半径约为5.5 m,与现场实测结果一致。研究表明水下冲击波压力对冰层的破坏起主要作用。     

岩石中爆炸应变波信号测试与分析

针对岩石爆破过程中爆炸应变波信号易失真、难测试的特点,建立了一套稳定可靠的超动态应变测试系统.实测了小药量耦合装药在岩石模型中爆炸产生的径向爆炸应变波信号,得到了装药爆炸应变波形的特点以及应变峰值与药包长径比、药量、相对距离的变化关系.试验结果表明:(1)岩石爆破过程中爆炸波综合作用时间约为10μs,表现出初始以压应力为主,持续的压、拉应力交替现象,爆炸加载应变率以104 s-1的数量级变化;(2)药包长径比和药量的变化对应变峰值变化幅度影响在爆源近距离处较大,在相对距离大于45后影响较小;(3)长径比大的药包的爆炸能量对介质作用较为分散,有利于提高炸药的能量利用率.     

内爆炸撕裂圆形钢管的试验研究

为研究圆形钢管受到内爆炸冲击作用下的结构响应,采用外表面带凹槽的自制圆管(φ37 mm×3.8 mm,L=20~30 cm,45#钢)作为内爆弹,内装乳化炸药,放置在充水或空气的圆形试验钢管(φ180 mm×9.6 mm,L=1 m,45#钢)内部,通过导爆管雷管激发,产生飞片及冲击波作用于试验钢管,以圆形试验钢管裂而不断为目标。对比不同炸药用量、传压介质、内爆弹外表面凹槽数目、长度等因素对试验结果的影响。发现撕裂钢管的主要力量是爆炸冲击波而非内爆弹壳体飞片;以水为传压介质的爆破效果明显优于空气介质;内爆弹壳体上预刻凹槽作为约束薄弱区可定向撕裂钢管。为有关圆形钢管爆破拆除理论研究和实践提供参考。     

冻土层下球状药包爆破方法

介绍了季节性冻土层下球状药包爆破方法以及爆破漏斗的形状。根据爆破漏斗试验结果并从冻土层受力破碎特点出发,对冻土层的破碎机理进行了定性分析。分析表明,球状药包爆炸时,冻土层的破坏类似于壳体的弯曲变形破坏。与常规的钻孔爆破法相比,采用冻土层下的球状装药爆破法,可有效地控制爆破过程的飞石,降低爆破成本,加快施工速度。文中同时给出了冻土层爆破的合理爆破参数。     

冻土层下球状药包爆破方法

介绍了季节性冻土层下球状药包爆破方法以及爆破漏斗的形状。根据爆破漏斗试验结果并从冻土层受力破碎特点出发,对冻土层的破碎机理进行了定性分析。分析表明,球状药包爆炸时,冻土层的破坏类似于壳体的弯曲变形破坏。与常规的钻孔爆破法相比,采用冻土层下的球状装药爆破法,可有效地控制爆破过程的飞石,降低爆破成本,加快施工速度。文中同时给出了冻土层爆破的合理爆破参数。     

一种含水炸药动压下减敏作用的实验方法

研究含水炸药动压下的减敏作用对于深孔爆破和水下爆破具有重要意义。本文所述的实验方法的原理是利用主发药包爆炸产生的冲击波通过水介质对被发药包施加动压 ,使其发生减敏作用。实验中 ,与被发药包绑缚在一起的铝板的破坏状态是被发药包减敏程度的判断标准。实践表明 ,该方法操作简便 ,结果可靠 ,是一种行之有效的实验方法。     

装药位置对冰凌爆破效果影响的数值模拟

目前对冰凌的定点爆破方式主要有水下药包爆破、冰中钻孔爆破及冰上裸露药包爆破,使用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了3种爆破方式冰层中压碎区及裂隙区的生成过程,对冰层的破坏半径、碎冰的飞散特点和水中冲击波强度进行了定量比较分析,分析结果显示水下药包爆破破坏半径是其他爆破方式的1.2至2.0倍,生成水中冲击波强度是其他爆破方式的近14倍。数值模拟结果与以往工程实践相互印证,对爆破法防凌具有一定参考意义。     

炮孔最佳堵塞结构参数的确定

本文以柱状药包爆炸作用机理的物理过程为基础,分析了在充分利用爆破能量前提下各爆破物理参数间存在的相互关系,从而确定出最佳堵塞结构参数。     

水下爆破破冰爆炸冲击波传播规律数值分析

利用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟研究水下爆破破冰过程中爆炸冲击波压力的作用特征和传播规律,对比分析在冰体覆盖的相对封闭条件和常规水下爆炸时水中压力变化的差异性。研究表明:爆炸冲击波产生的水压力以炸药为中心向四周传播,对冰面破碎起主要作用,被扰动冰体主要发生振动折裂。炸药周围近区压力初始峰值大体上相同,爆源远区相差较大,冰盖的存在减弱了爆破能量的耗散。对于相同集中药包,入水深度直接影响爆破破冰效果。和常规水下爆炸相比,在冰体覆盖的相对封闭条件下水中峰值压力较小,衰减速度较慢。     

黄河冰层的爆炸破冰及作用效应试验

以黄河内蒙古段厚冰冻层为试验对象,开河前期进行了厚冰层的爆破破冰试验。试验采用专门研发的破冰产品,从冰面接触聚能爆炸和冰下水中爆炸两种破冰方式,分析了冰层的破碎机理和爆破振动、水中冲击波压力的变化特征及对周围环境安全的影响。研究成果对破冰产品研制、人工干预开河、江河冰凌灾害治理及环境安全控制等具有理论研究和应用价值。     

黄河冰层的爆炸破冰及作用效应试验

以黄河内蒙古段厚冰冻层为试验对象,开河前期进行了厚冰层的爆破破冰试验。试验采用专门研发的破冰产品,从冰面接触聚能爆炸和冰下水中爆炸两种破冰方式,分析了冰层的破碎机理和爆破振动、水中冲击波压力的变化特征及对周围环境安全的影响。研究成果对破冰产品研制、人工干预开河、江河冰凌灾害治理及环境安全控制等具有理论研究和应用价值。     

深水岩石钻孔爆破连续与间隔装药爆破效果研究

基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破采用连续装药和间隔装药结构时,岩体内动态应力场的发展过程,对比分析了这两种装药结构对爆破效果的影响。结果表明:采用间隔装药并以水作为间隔填塞介质,水冲波的压力足以压碎岩石,这部分水介质相当于延长了装药的长度;相同装药量的前提下,采用间隔装药可以提高装药的高度,使应力场轴向分布更加均匀,从整体上改善了岩石破碎效果。因此,使用间隔装药可以降低单耗、节约成本,是一项值得在水下钻孔爆破中推广的技术。     

深水岩石钻孔爆破连续与间隔装药爆破效果研究

基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破采用连续装药和间隔装药结构时,岩体内动态应力场的发展过程,对比分析了这两种装药结构对爆破效果的影响。结果表明:采用间隔装药并以水作为间隔填塞介质,水冲波的压力足以压碎岩石,这部分水介质相当于延长了装药的长度;相同装药量的前提下,采用间隔装药可以提高装药的高度,使应力场轴向分布更加均匀,从整体上改善了岩石破碎效果。因此,使用间隔装药可以降低单耗、节约成本,是一项值得在水下钻孔爆破中推广的技术。     

轴向不耦合装药结构形式优化仿真研究

为了改变某隧道平导爆破效果差、爆炸能量利用率低的现状,采用ANSYS/LS-DYNA模拟不同轴向不耦合装药结构形式对爆破效果的影响,优化装药结构,以期达到增强爆破效果,降低粉尘量和岩石大块率的目的。合理的选择数值模拟中的材料模型和算法,是高效模拟分析轴向不耦合装药结构爆破的关键,因此采用ALE算法对孔口空气填塞不耦合,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合,孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合,孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合,孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合和孔口炮泥填塞与中、上部水介质间隔不耦合的装药结构进行数值模拟,并以爆炸应力波云图和最大拉应力来评价炸药爆破效果。数值模拟结果表明:水介质可以降低炮孔壁附近岩石的压力。装药长度1.25m时,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合装药结构较孔口空气填塞不耦合装药结构,能提高爆炸能量的利用率;孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合装药结构和孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合装药结构,爆炸能量利用率基本相同;孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合装药结构的炸药爆炸能量利用率较其余5种装药结构都大,能提高爆炸应力波对岩石的作用,使得爆炸应力波更加均匀作用于岩体,降低大块率产生。此数值模拟结果可为现场爆破方案设计与实施提供依据。     

多孔粒状混装铵油炸药爆炸性能试验研究

炸药性能直接影响到爆破的效果,为改善爆破效果,更好地利用炸药的爆炸能,通过现场试验测试混装按油炸药的爆速,得出现场混装铵油炸药最佳配比为柴油占5%,并在最佳配比的条件下,研究了混装按油炸药爆速随装药直径、装药密度及混合后存放时间的变化规律.结果表明,混装铵油炸药爆速随装药直径的增加而增大,当装药直径达到一定值后,爆速趋...     

商合杭铁路芜湖长江大桥主桥3号墩水下基坑爆破施工技术

针对商合杭铁路芜湖长江大桥水下基坑爆破施工中爆破区域地质条件多变、航道情况复杂、流域水位高、水流急等众多施工技术难题,通过现场实验和专家评估,决定采用水下深孔微差爆破技术。运用钢管排架方案下放套管,基坑底面标高需超深0.4 m,爆区内炮孔采用梅花形布设,纵横向间排距均为2.0 m;炮孔使用水胶炸药装药,设计炸药单耗2.0~2.1 kg/m3,单孔药量48~88 kg,并对装药结构进行抗压处理;并通过六缆定位法,实现钻爆船、清渣船与运渣船协同作业。     

三峡三期RCC围堰拆除深水爆破药量计算研究

三峡三期RCC围堰的爆破区位于水下30余米处,爆破条件与陆上混凝土爆破有着本质的区别,不能盲目套用陆上混凝土爆破的常规设计参数,需要对水下固体介质爆破设计参数进行合理确定。本文分析了炸药在半无限固体介质中爆破破坏物理过程,比较了水下和陆上固体介质工程爆破的主要差异,分析了水体对爆破效果的影响,探讨了水下爆破装药量的计算方法,得出三峡三期RCC围堰预埋药室的水下爆破设计装药量应是陆地爆破的2.33⁴.08倍,该结果与试验结论一致。