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。     

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.     

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。     

水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形中的作用

水下爆炸产生的冲击波载荷和气泡载荷都会对水中结构产生毁伤作用。为研究水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形挠度中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus/Explicit对加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了一系列数值仿真。载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型,将部分计算工况与试验结果比较,两者吻合较好。通过分析计算结果可以看出在气泡载荷在加筋板塑性变形中的比重主要受爆距影响,爆距越小,所起的作用越大。所以,在水下近场爆炸计算中,气泡载荷引起的塑性变形不容忽视。     

两装药水下爆炸毁伤目标振动信号时频分析

针对某水下目标抗水下爆炸试验数据,研究两装药水爆炸下冲击波的相互作用及气泡脉动的相互作用现象,分析非平稳结构响应信号时频特征,分别提取前爆冲击波、后爆冲击波及前爆气泡脉动三个不同时段信号进行能量与频率分析,并由此确定不同时段对目标毁伤的影响。结果表明,后爆冲击波能量最大,前爆冲击波与后爆冲击波均处于较宽频率范围,主要作用在780 Hz以上,前爆气泡脉动能量主要作用在100～400 Hz内。与结构自振频率频段重合,因此前爆气泡脉动作用不可忽视。     

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。     

水下钻孔爆破水击波特性及气泡帷幕削压效果研究

水下钻孔爆破水击波对临近结构均会产生较大危害,研究水击波特性及气泡帷幕削弱水击波效果对控制有害效应具有重大意义。依托实际工程开展现场试验,研究水下钻孔爆破水击波特性及传播规律和气泡帷幕削压效果。研究结果表明:微差爆破各段别引起的水击波波形存在一定的叠加效应,水击波峰值压力不一定由单段最大药量引起;根据测点爆心距R、峰值压力及相应装药量Q_p进行水击波峰值压力进行拟合,能够得到较好的拟合效果。在稳定而连续的气泡帷幕作用下,水击波脉冲效应削减明显,大幅降低了水击波峰值压力,降低率达到90%以上。     

摄像防护结构抗水下爆炸冲击响应试验研究

为验证高速摄像机抗冲击防护结构在水下爆炸作用下的稳定性设计和结构强度设计的合理性,在爆炸罐内实施防护结构缩比模型验证试验,利用水下爆炸电测系统测量水中爆炸压力载荷峰值,通过布设在爆炸罐外观测窗口的高速摄像机拍摄防护结构在水中爆炸作用下的运动图像,并对运动图像处理得到防护结构产生的水平位移和垂向位移。试验结果表明:防护结构在水下爆炸冲击波及气泡脉动流场作用下稳定性较好,结构未产生塑性变形,验证结构强度和稳定性设计合理性,满足60 kg TNT当量装药在0.5冲击因子、冲击波峰值压力11.48 MPa作用下的水下爆炸工程研究需要。     

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。     

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     

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.     

水下钻孔爆破减震安全技术及应用

介绍了广西贵港电厂取水泵房进水前池基岩水下钻孔爆破技术方案。该方案采用微差爆破技术,段间时间间隔≥50 ms,炮孔直径100 mm,孔距1.5m;排距1.2 m,平均孔深3 m,炸药单耗1.2 kg/m3,并在距水泵房前沿8 m处布设2排预裂减震孔,孔径110 mm,孔距0.5 m,排距1.2 m,孔深7 m。为了降低爆破引起的水冲击波对取水泵房的影响,还在取水泵房前沿5 m外设置1道水下空气帷幕。爆破施工实践表明,该方案有效降低了水下爆破对相距不足10 m的近距离取水泵房的振动影响,保障了取水泵房的安全。     

气泡帷幕对水中冲击波峰值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 ,得到了适用于工程实际计算的经验表达式 ,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。     

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。     

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。     

预裂爆破与气泡帷幕技术在水下爆破中的应用

为减少水下爆破施工对附近建筑的不利影响,讨论了采用预裂爆破、气泡帷幕等减振、防护措施的可行性,并以大连长兴岛大船重工船坞坞口周边炸礁工程为例进行详细说明。实践结果表明,在进行钻孔爆破时,采用预裂爆破、气泡帷幕等减振、防护措施可以对爆破地震波及水击波实施控制,把爆破影响降到建筑安全容许的范围内,保证了附近30万t级船坞和修船码头的安全,达到了预期效果,可为类似工程提供参考。