爆破地震波穿越结构面振速叠加效应分析

为探索爆破振动作用下岩体结构面对爆破振速峰值叠加的影响,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件分别建立某露天矿含结构面和不含结构面的边坡爆破模型,对地震波穿越结构面振速叠加效应进行分析。数值模拟结果表明,在相同爆心距的条件下,17 ms双孔延期爆破的振动叠加放大系数最大,25 ms次之,42 ms最小;当地震波穿越结构面后,随着爆心距的增加,爆破振动放大更加明显,其中在爆心距为120m处,含结构面与不含结构面边坡爆破质点振动放大系数分别为1.42,1.26;此外,微差爆破的延期时间越长,各分段爆破产生叠加的起始位置越远。     

石灰石矿山台阶边坡爆破振速安全阈值研究

爆破是矿山露采的必要手段,爆破振速安全阈值的确定对矿山台阶边坡的安全开采起着重要的作用。以四川兴联石灰石矿山台阶边坡为例,采用速度判别法,选取规范中的爆破振速安全阈值为拟静力法和动力显示分析法作参考;采用拟静力法,选取优势结构面作为潜在滑动面反演得到爆破振速安全阈值;采用ANSYS/LS-DYNA的动力显示分析法,建立台阶边坡模型,选取模拟监测点数据与实际监测数据进行对比,并结合质点振动速度与应力进行回归分析得到爆破振速安全阈值。通过对三种方法的对比研究得到,拟静力法与动力显示分析法得到的结果接近,且符合速度判别法中的规范。综合三种分析方法最终对台阶边坡爆破振速安全阈值进行合理取值。     

露天矿爆破振动对建（构）筑物稳定性影响研究

采用试验和数值模拟的方法研究了露天矿爆破振动对矿山附近的边坡及民用建筑动力稳定性的影响。试验结果表明：露天采场当前爆破振动条件下,民房处的最大三维合成振速远小于安全允许质点振动速度,说明爆破振动对民房影响不大,数值模拟结果验证了这一结论,而边坡的最大三维振速在安全允许质点振动速度范围内。数值模拟得到了边坡在爆破振动条件下的安全系数范围1.742~1.843,说明边坡在爆破振动条件下处于稳定状态。因此采用《爆破安全规程》判定和数值模拟分析相结合的方法能够有效地对建（构）筑物的稳定性进行评价。     

国外某露天矿边坡爆破振动监测及数值模拟

以国外某露天矿生产爆破为研究背景,采用振动监测仪进行了4组爆破振动监测试验,监测数据分析表明,边坡爆破振速较大,振动持续时间较长,两者是影响露天边坡动力稳定性的主要因素。采用三维有限差分法进行了露天矿靠帮生产爆破数值模拟,并与现场监测结果进行对比。结果表明:1数值模拟结果与现场实测的振速波形变化规律及振速峰值基本一致;2在爆破载荷作用下,邻近爆源台阶坡面底部产生了剪切塑性破坏,坡顶产生了张拉塑性破坏,最大水平位移(约10 mm)发生在台阶坡顶。上述研究结果进一步表明:靠帮生产爆破对露天矿边坡稳定性影响较大,有必要采取适当的减震措施,降低爆破振动对边坡稳定性的影响。     

振动主频对质点振速测量影响的试验研究

振动主频是评价爆破地震振动危害的重要参量,该参量主要通过对边坡,坝堤,地下结构、建筑物等设施物自振频率的响应来影响质点振速的监测。本试验模拟临近边坡的深孔爆破,采用ＣＤ－１型速度传感器研究了振动主频对质点振速测量的影响规律,给出了在试验条件下的经验公式,并说明了现场实践中的应用原则。     

爆破地震波作用下框架结构的高程响应分析

通过建立爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法,对爆破荷载作用下的框架结构进行动力分析,采用现场实测的爆破振动信号,对邻近爆区的厂房结构进行分析。结果表明：建筑物的高度对爆破质点振动速度和位移具有明显的放大作用,而且速度放大效应比位移放大效应大,并确定了由高度差引起的放大系数。     

爆破荷载作用下新建与既有隧道支护结构动力响应研究

系统研究爆破冲击同时对新建隧道和既有隧道支护结构动力影响具有重要意义。以某隧道接近既有隧道为例,建立爆破施工对既有隧道和新建隧道支护结构的影响三维模型,利用高能炸药材料模型及JWL状态方程来模拟爆破荷载作用下既有隧道的动力响应特性,结合LS-DYNA显式动力分析程序和多物质流固耦合算法较为准确地对新建隧道的爆破机理进行数值模拟,对爆破荷载作用下既有隧道二次衬砌与新建隧道初期支护的动力响应规律展开研究,得到了不同工况下新建隧道二衬和既有隧道初支在不同时刻的振速分布规律、位移变化云图。结果表明:不同围岩等级既有隧道二次衬砌的动力响应规律十分相似,爆破冲击波最先传到既有隧道二次衬砌上迎爆侧边墙上,既有隧道二次衬砌结构上质点沿X方向振速峰值最大,衰减较快。当距离掌子面一定距离后,新建隧道拱脚处振速峰值超过拱顶位置,不同位置振速大小依次是拱脚拱顶拱腰。初期支护上质点X、Y、Z 3个振动方向中沿Z方向即隧道中心线方向振动较大,衰减较快。炸药起爆后,新建隧道初期支护上不同位置在爆破冲击波的作用下,沿着掌子面往洞口方向依次发生振动,同一断面上,拱顶和拱脚位置振速较大,施工中应加强监测。     

爆破荷载作用下新建与既有隧道支护结构

系统研究爆破冲击同时对新建隧道和既有隧道支护结构动力影响具有重要意义。以某隧道接近既有隧道为例,建立爆破施工对既有隧道和新建隧道支护结构的影响三维模型,利用高能炸药材料模型及JWL状态方程来模拟爆破荷载作用下既有隧道的动力响应特性,结合LS-DYNA显式动力分析程序和多物质流固耦合算法较为准确地对新建隧道的爆破机理进行数值模拟,对爆破荷载作用下既有隧道二次衬砌与新建隧道初期支护的动力响应规律展开研究,得到了不同工况下新建隧道二衬和既有隧道初支在不同时刻的振速分布规律、位移变化云图。结果表明：不同围岩等级既有隧道二次衬砌的动力响应规律十分相似,爆破冲击波最先传到既有隧道二次衬砌上迎爆侧边墙上,既有隧道二次衬砌结构上质点沿X方向振速峰值最大,衰减较快。当距离掌子面一定距离后,新建隧道拱脚处振速峰值超过拱顶位置,不同位置振速大小依次是拱脚＞拱顶＞拱腰。初期支护上质点X、Y、Z 3个振动方向中沿Z方向即隧道中心线方向振动较大,衰减较快。炸药起爆后,新建隧道初期支护上不同位置在爆破冲击波的作用下,沿着掌子面往洞口方向依次发生振动,同一断面上,拱顶和拱脚位置振速较大,施工中应加强监测。     

露天煤矿台阶边坡爆破振速的高程放大效应研究

露天矿开采过程中,多以大药量抛掷爆破方式破碎岩石,爆破振动对露天矿边坡的安全构成威胁。针对露天矿台阶边坡受爆破振动影响以及爆破振动的高程放大效应问题,结合哈尔乌素露天矿北端帮工程实际,利用数值模拟方法和理论分析方法对高程放大效应进行了研究,并对FLAC3D数值计算结果进行了验证;研究了在背波和迎波2种不同情况下台阶边坡内部、表面质点动力响应情况,最后分析了台阶边坡动力响应机理。研究结果表明:露天矿台阶边坡在爆破振动影响下呈现出高程放大效应,台阶边坡表面和内部质点的峰值振动速度总体呈现随着距离的增加逐渐衰减的趋势;同一台阶质点的振速由边坡表面向内部递减,越靠近边坡表面,质点的振动速度越大;在背波情况下,高程放大效应最显著的在底部台阶,同一台阶质点的高程放大效应由边坡表面向内部减弱;在迎波情况下,高程放大效应最显著的则在顶部台阶,同一台阶质点的高程放大效应未呈现出明显的变化。     

露天矿边坡爆破振动监测与评价方法的研究

利用速度传感器、爆破振动自记仪和随机信号与振动分析系统软件包对某露天铁矿边坡爆破地震质点振动进行现场监测 ,探索边坡上爆破地震波的衰减规律。通过对边坡爆破振动数据的计算与分析 ,采用基于振动强度的质点垂直振速评价方法 ,得到爆破地震波在边坡中的衰减经验方程 ,可有效地预测和评价边坡的爆破振动危害。     

不同布置条件下邻近隧道掘进爆破对既有隧道的影响

采用动力有限元建立三维模型,并参考实际爆破振动速度,计算了开挖隧道位于既有隧道上部、左边和下部3种布置情况,通过分析既有隧道围岩的质点振动速度以及混凝土衬砌的应力分布,得出迎爆侧首先是纵波到达,因此垂直于壁面的质点振速要远远大于其他2个方向上的质点振速;随着应力波的传播,纵波的衰减指数大于面波的衰减指数.边界条件影响质点振动规律,质点振速在突变边界条件下的峰值衰减指数大于渐变边界条件下的衰减指数.另外,拱形结构的抗冲击荷载的能力大于平面的情况.     

露天矿爆破对边坡体内巷道的影响分析

通过对某露天矿山爆破振动对其边坡体内巷道的影响分析,给出了爆破产生的振速、频率、波延时间是评判影响巷道的重要参数,并计算出该矿爆破震动在巷道壁面岩石质点处的振动速度V=2.66 cm/s,得出该矿爆破产生的振速能够控制在《爆破安全规程》要求的范围内。     

爆破振动对白马铁矿露天边坡稳定性影响研究

针对白马铁矿露天边坡的稳定性受爆破振动作用影响较大这一工程难题,本文基于数值仿真与现场监测等手段,结合强度折减法按照静力、边坡自重和爆破振动等相应特征研究,求解边坡应力、位移、安全系数在不同状态下的特点。结果表明：1)仅考虑边坡自重下时的临界强度折减系数为1.72,而爆破振动荷载作用时的临界强度折减系数为1.58,相对静力条件下爆破振动荷载作用时的强度折减系数减小了8.14%;2)构建水平振动速度与强度折减系数间关系,以此为基础求解了及及坪采场东部边坡安全振速为12.14 cm/s,临界振速为15.71 cm/s。本文研究成果可为同类金属露天矿山边坡稳定性判别分析、爆破振动对边坡的影响分析提供一定的借鉴与参考。     

傍山隧道爆破振动边坡传播规律试验研究

为了研究傍山隧道爆破振动在邻近边坡的传播规律,设计了4个隧道模型进行爆破试验,试验结果表明:傍山隧道爆破振动在邻近边坡上的传播随水平距离及爆心距的增大而减小,随高差增大而增大,受爆心距的影响最大,垂向振速径向切向。边坡形态、最终边坡角和台阶坡面角都会对爆破振动在边坡传播产生影响,4个模型坡顶与台阶边坡坡面都出现了振速放大现象,傍山隧道爆破振动对顶部的影响比对坡面的影响大,对台阶边坡的影响比直面边坡的影响大。     

城市浅埋隧道多临空面爆破振动强度影响因素分析

通过现场爆破试验及振动监测,对城市浅埋隧道多临空面条件下的爆破参数对振动强度的影响作了对比分析。结果表明:首排掏槽孔至临空面的距离,对降低掏槽孔振速有重要影响;该距离较大时,临空面的降振作用将弱化。本工程首排掏槽孔至临空面的距离为2.1m时,即可显著降振。合理的雷管段位设计及炮孔布置对利用临空面降振有重要作用。     

行洛坑矿应用坡体振速计算边坡动载的稳定性系数

本文通过行洛坑矿爆破试验,探讨了坡面和坡体振速对边坡稳定性的影响。试验和计算结果表明,坡体振速比坡面小54%,用坡体、坡面振速计算爆破动载的等效静力时,边坡稳定性系数分别降低6.8%及11.24%。此外,文中还指出,为了比较客观地反映爆破动力对边坡稳定性的影响,宜采用坡体振速计算等效静力。     

露天煤矿爆破震动的模型试验及数值计算

基于量纲分析和相似性原理,通过小比例爆破震动模型试验和有限元软件,获得了不同装药结构和高程下露天煤矿的爆破振动速度与主频。结果表明:模型试验和数值计算在振动波形、质点振速幅值及频谱等方面具有较好的一致性;集中药包的爆破振动速度高于柱状药包,而且2种装药的振速衰减规律相似;爆破振动速度具有高程放大的效应,其放大程度与边坡角度正相关。     

台阶地形对爆破振动速度影响研究

为了研究露天深孔爆破时台阶地形对表面临界振动的影响,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立不同工况的爆破模型进行相应研究,并结合现场振动测试数据,分析了露天台阶深孔爆破时台阶地形对峰值振动速度的影响规律。研究表明:坡顶质点振速放大系数并不随台阶高度的增大呈正相关,而是当其超过一临界值后,其放大系数随台阶高度增大而减小。验证了改进公式的合理性,对类似台阶爆破振动变化规律的研究具有一定的意义。     

爆破动载作用下边坡临界振速及安全距离的计算

结合现场爆破地震监测数据,通过有限元数值模拟的方法提出了爆破振动作用下边坡动力安全系数时程变化的计算方法。该方法以动力有限元时程分析得到边坡安全系数随爆破载荷加强而不断降低的变化特征,当边坡安全系数为1时,边坡处于临界状态,此时边坡承载的振动速度即为临界破坏振速,通过插值法计算得到边坡临界破坏振动速度,并结合爆破地震波的传播规律反推得到爆破安全距离,为矿山边坡维护以及生产爆破提供科学有效的参考。     

安太堡露天矿爆破震动对端帮运输巷道的影响

通过对露天矿山爆破震动对其边坡体内的巷道的影响分析,给出了爆破产生的振速、频率、波延时间是评判影响巷道安全的重要参数,并计算出该矿爆破震动在巷道壁面岩石质点处的振动速度V=2.66cm/s,得出该矿爆破产生的振速能够控制在《爆破安全规程》要求的范围内。