岩体结构面对台阶爆破效果影响研究

岩体作为一种不连续的、各向异性的非均质结构体,随机分布有节理、裂隙和断层等结构面,各类结构面的存在对爆破效果具有重要的影响。为探究岩体结构面对台阶爆破效果的影响,以别斯库都克露天煤矿为研究对象,分别采用LS-Dyna数值模拟与现场实验研究结构面角度和位置对台阶爆破效果的影响。数值模拟结果表明：当结构面倾角小于30°时,应力峰值受结构面倾角影响程度较低;当结构面夹角大于30°时,爆炸应力波的初始峰值随夹角的增大而增大。在台阶不同位置存在软弱夹层时,台阶爆破泄能结果差异较大。当软弱夹层位于台阶上部区域,爆破效果较好。当软弱夹层位于台阶中部和下部区域时,台阶爆破泄能较为明显,导致爆破效果较差,需要制定专门的爆破方案进行处置。现场实践表明：随结构面倾角的增加,爆破后爆堆的大块率呈减小趋势。针对现场存在的软弱夹层位于中下部情况,通过采用加大炮孔超深0.5 m,并在软弱夹层下部岩体增加3～5 m深斜孔的方法,能有效降低大块率,改善爆破效果,提高铲装效率。     

复合摩擦消能减震结构分析

本文给出了复合摩擦消能减震装置的主要工作模式，恢复力模型以及减震结构体系在地震作用下的时程分析方法，并结合一个１０层钢筋混凝土框架算例，比较了单一摩擦和复合摩擦两种消能模式的减震效果，讨论了设计应用及需要进一步研究的问题。     

基于复合消能爆破技术的海底基坑开挖数值模拟研究

水工建构筑物岩石基础开挖在整个工程项目中有着重要的作用,如何在保证结构基础开挖至指定标高的前提下减小对建基面岩体的破坏和损伤是爆破开挖的关键和难点所在。本文使用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真模拟软件对水下40 m岩体在爆破开挖下的损伤状况进行了数值模拟.对复合消能结构、加入柔性垫层以及传统装药结构三种爆破技术分别在24.5 cm×24.5 cm×30 cm的岩体模型中进行爆破开挖模拟,模拟过程采用流固耦合算法,并对岩体模型添加0.4 MPa水压模拟40 m水深环境,结果发现在相同条件下,采用复合消能爆破技术可以使基底损伤深度减小38.89%,降低保留岩体能量传递30.52%,削弱保留岩体损伤程度30.90%。结果表明：复合消能结构可以有效控制建基面保留岩体损伤形态和范围,保护效果明显,可应用于水下岩体开挖的建基面保护工作。     

滑移消能减震控制爆破

阐述了在特殊环境下爆破拆除钢筋混凝土基础、控制震害的关键技术问题，提出了滑移、消能、减震、控制爆破的方案以及相应的技术参数，为在复杂的环境下钢筋混凝土基础的爆破拆除提供了经验。     

频繁爆破振动作用下砖混结构安全控制标准研究

考虑建筑物受爆破振动的安全控制标准不应忽略爆破振动循环往复的影响,基于结构爆破振动累积损伤理论,将结构受爆破振动时各部位都处于弹性变形阶段的临界峰值振速作为频繁爆破振动作用下建筑物的安全控制标准,采用数值模拟的分析方法,研究频繁爆破振动作用下砖混结构的受损规律和安全控制标准的取值范围。针对设定的特定材料参数及模型条件,计算得到完整砖混结构临界峰值振速为0.67 cm/s,应力集中的部位出现了拉伸损伤,因此建议对于砖混结构这类抗震能力较弱的建筑物来说,其频繁爆破振动作用下的安全控制标准的取值范围可按现行爆破安全规程中对一般民用建筑物爆破振动安全允许标准按最不利频率设定的下限值再乘以一个折减系数来取值,折减系数可根据情况取0.45～0.55。考虑受损结构在频繁爆破振动作用下的安全控制标准时,应综合考虑建筑物的实际受损情况,采用不导致裂缝扩展的临界峰值振速和确保结构各部位都处于弹性变形阶段的临界峰值振速中的较小值作为振动安全控制标准。     

爆破振动频谱特性实验研究

通过在基岩上测量爆破振动,并进行FFT变换和频谱分析,得到爆破振动频谱随距离的变化规律以及传播路径、炸药量,装药位置对爆破振动频谱的影响特征,为爆破工程安全设计和地震波动作用目标提供依据。     

岩体结构面对爆破地震波传播规律影响分析

为探索岩体结构面对爆破振动速度峰值、主频和信号中的能量分布等的影响,在钻沟石灰石露天矿爆破生产现场进行爆破振动测试。分别采用小波包分析和ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对结构面影响下的爆破振动信号和爆破振动传播规律进行分析研究。小波包分析结果表明,当地震波穿过结构面时,爆破振动频率介于0~15.6 Hz之间的能量占爆破地震波能量比例随之增加,增幅达63.1%,而振动频率介于15.7~31.3 Hz之间的能量比例随之降低,降幅达56.9%。数值模拟结果表明,爆破地震波在未穿过结构面之前和穿过结构面后,振速峰值没有明显的衰减;而穿过结构面时,振速峰值衰减明显,其平均减震率为40.66%。此外,地震波在坡体内受高程和结构面双重作用,导致其放大系数呈先增大后减小的趋势。     

精确延时爆破条件下的边坡振动响应特性

精确延时条件下的爆破振动响应特性是当前工程爆破领域的重点研究内容。基于岩质边坡爆破振动响应的理论分析,结合溪洛渡水电站边坡开挖爆破振动的数值模拟,研究了精确延时条件下的岩质边坡爆破振动响应特性。结果表明,在边坡的爆源近区,质点峰值振动速度及第一主应力的变化随延时时间的不同具有明显的低峰值,而在爆源远区,则难以确定明确的变化规律。在爆源的近区,合理的延时时间可以降低甚至避免振动效应叠加,该延时时间的最小值约为爆破振动的主周期;爆源的远区,虽然振动峰值降低,但是难以避免爆破振动叠加效应。     

大坝灌浆帷幕爆破振动响应特性的数值模拟

针对爆破施工对邻近灌浆帷幕的影响问题,基于ANSYS-LSDYNA分别建立了坝基段和岸坡段灌浆帷幕的二维有限元动力模型,采用数值方法模拟研究了爆破施工时三种不同基岩条件下灌浆帷幕的爆破振动响应特性。结果表明:随岩体硬度提高,帷幕处质点振动速度减小而第一主应力增大。对于同一岩体,岸坡段灌浆帷幕的质点振动速度和第一主应力的最大值均出现在帷幕的顶部,而坝基段灌浆帷幕的质点振动速度与第一主应力最大值出现的位置不同。因此,灌浆帷幕的爆破振动影响监测点布置,需要综合考虑爆源位置、测点部位、岩体性能的影响。     

双孔微差及长柱药包爆破振动数值模拟研究

为进一步讨论双孔微差爆破及柱状药包爆破振动新特性,通过在空腔内壁施加等效爆源荷载方法,建立药包爆破振动LS-dyna数值模拟模型,分别对双孔微差爆破和长柱状药包爆破振动进行分析。通过控制加载时间模拟不同延时间隔下的微差爆破过程,同时建立不同长度的加载组元来表示柱状装药的药包长度,进而研究药包长度对爆破振动的影响。数值模拟结果与相应的理论计算结果具有较好的一致性。结果表明:微差爆破质点峰值速度与距离整体呈现负相关,但在衰减过程中出现局部的增大现象,增大的幅值和区间与延时间隔有关,间隔时间越长,局部放大效应距离爆源越远,放大幅值越小。对长柱药包的模拟结果则表明:对于介质中某一点,当药包长度达到特定值后,质点峰值速度将不随着药包长度的增长而增大,这表明传统的通过药量来衡量爆破振动幅值的计算方法具有一定局限性。这些成果对爆破振动预测及爆破施工设计具有一定指导意义。     

岩体爆破结构效应研究

基于生产实践和试验观测,探讨了岩体爆破结构面效应、岩体爆破工程地质力学原理.认为爆破设计与施工前,必须进行详细的工程地质勘察,以全面、系统地对岩体结构特征进行爆破工程地质论证和评价,从而更合理进行爆破设计与施工,实现最佳爆破效果.     

岩石动态特性对爆破振动能量分布的影响

为了从爆破振动能量分布角度研究破碎能量利用问题,结合露天铁矿岩石动态特性,使用EEMD方法分析爆区磁铁矿、绿泥岩与混合岩的动态特性对振动能量分布的影响规律。结果表明：动抗拉强度与弹性模量最低的混合岩,爆破振动能量的分布最为均匀,振动能量在50 Hz以下的频带出现了分散的多个峰值,90％以上的振动能量集中在20~80 Hz;随着岩石动抗拉强度与弹性模量的减小,爆破振动能量在整体上的分布向高频发展,总能量与瞬时能量峰值均明显降低,用于岩石破碎的爆炸能量比例提升,且爆破远区振动能量分布频带增宽,有利于岩体完整性保护。     

地下厂房开挖爆破地震能量分布特征

利用基于功率谱的爆破地震能量分析方法,针对向家坝隧洞掘进爆破和下部梯段爆破的地震能量分布特征进行了研究,并与天然地震的能量特征进行了对比,分析结果表明：地下厂房开挖爆破地震能量分布对应频带宽度达到了200Hz以上,100Hz以上的能量成分占了超过85％,小于40Hz的能量比例非常小,而天然地震的所有能量均分布在5Hz以内的频段内。在地下厂房开挖爆破振动影响分析计算中,不论在荷载,还是在计算方法的选取上,都应注意到爆破地震与天然地震在能量分布特征上的这种差别。     

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。     

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.     

爆破震动能量特性研究

以工程实测爆破震动信号为分析对象,使用EEMD信号分析方法将爆破震动信号分解得到多个固有模态(IMF)分量,在时域、频域进行Hilbert变换求出IMF分量的Hilbert能量,对比分析各IMF分量能量在总能量中所占百分比,研究爆破震动能量在频域、时域的分布规律。在频域能量主要集中在5~40 Hz内,该频带内的能量占总能量的97.55%,在高频和低频能量分布较少,其中大于40 Hz部分能量占总能量的2.2%,小于5 Hz部分能量占总能量的0.25%,表明爆破震动能量是集中分布在某个较窄频带范围内。在时域能量主要集中在0.1~1.0 s范围内,其中,时域的高频能量震动作用时间短、低频能量震动作用时间长,从而揭示了爆破震动强度相同条件下频率越低危害性越大。     

群孔齐发爆破岩体振动频谱特性研究

基于理论分析推导出群孔等效爆炸荷载的频域表达式,并代入黏性岩体爆破振动速度幅值谱表达式中,得到群孔齐发爆破激发的岩体振动速度幅值谱表达式.针对露天台阶深孔爆破,以正方形布置的四孔爆破作为研究对象,研究群孔齐发爆破岩体振动频率的影响因素及主频衰减机制.结果表明:群孔齐发起爆激发的振动速度幅值谱随爆心距、炮孔间距、单孔药量...     

块状岩体台阶爆破炮孔填塞作用的研究

本文利用电磁测量法及高速摄影法对块状模型中炮孔填塞物在孔内的运动规律和块体移动过程进行了研究。根据模拟试验及一些生产爆破的观测结果，对炮孔填塞机理提出了一些新的观点；同时就露天矿台阶爆破炮孔填塞长度及材料对爆破效果的影响作了简要分析。     

软岩体结构面预裂爆破模型度验研究

采用模型试验方法 ,研究岩体结构面方位对预裂成缝的影响 ,特别是采用黑火药试验结构面在 30°的最不利极限角度下孔间裂缝贯通的情况。结果表明 ,低爆速的黑火药可得到小锯齿断裂。这为结构面预裂爆破效果的改善提供了新的有效途径和理论依据