静态破碎技术研究综述与建议

静态破碎技术是将搅拌好的静态破碎剂填充在岩石或混凝土的孔内,利用静态破碎剂膨胀产生的膨胀压力"静悄悄"地使岩石或混凝土松散酥碎的方法.为促进静态破碎技术的发展及应用,介绍静态破碎剂的主要膨胀性能及其测试方法,分析孔直径、孔间距、孔排距、孔边距、孔深度对破碎效果的影响,展示静态破碎拆除技术在建筑拆除、混凝土及岩石破碎等方面的应用.结果表明:由氧化钙、水泥、石膏和减水剂等组成的石灰系静态破碎剂在工程中应用最多;静态破碎剂的体积膨胀主要来源于反应过程中固相体积和孔隙体积的增加;膨胀压力随氧化钙掺量的增加而增大;破碎首先发生在孔边与自由面距离最小处;孔径越大、孔深越深,破碎剂用量越多,膨胀压力越大,破碎效果越好,但破碎剂用量过大易引起破碎剂从孔洞喷出;在一定范围内,破碎剂在孔附近某点处产生的应力与该点至孔边缘距离的平方呈反比,适当缩减孔距能够取得更好的破碎效果.     

对混凝土剪力墙静态破碎效果的试验研究

为考察成孔方式、剪力墙厚度等对混凝土剪力墙静态破碎效果的影响,开展了9片混凝土剪力墙试件的静态破碎试验。采用倾斜向下斜交于墙片侧面打孔、注入静态破碎剂进行破碎和竖直向下垂直于墙片顶面打孔、注入静态破碎剂进行破碎这两种破碎方案。为提高破碎效果,在墙片侧面打孔后用锯片切断钻孔侧的竖向分布钢筋,在墙片顶面打孔后用锯片切断两侧的水平分布钢筋。试验结果表明:采用这两种破碎方案,破碎后产生的块体短边尺寸为孔间距或者孔边距;倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度随墙片厚度的增加逐渐增大;竖直向下垂直于墙片顶面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度与墙厚无关;破碎效果的先后顺序为:竖直向下垂直于墙片顶面打孔并切断两侧水平分布钢筋竖直向下垂直于墙片顶面打孔不切断钢筋倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并切断钻孔侧竖向分布钢筋。     

静态破碎剂对钢管径向膨胀压应力试验

为考察静态破碎过程中径向膨胀压应力沿孔深方向的分布,探究孔径、孔深、约束程度对径向膨胀压应力大小的影响规律,利用无缝钢管模拟钻孔,采用电阻应变片法测量了静态破碎剂在结硬过程中对21个试件的径向膨胀压应力.根据“钢管混凝土套箍理论”,将钢管截面面积与静态破碎剂截面面积的比值定义为约束程度.试验结果表明:静态破碎剂产生的径向膨胀压应力沿孔深方向并非均匀分布,一般钻孔中部和底部的膨胀压应力大于上部;孔径越大,孔底部与上部的径向膨胀压应力相差越大,相同时间内孔中部和底部所能达到的膨胀压应力越大,孔口溢出的破碎剂越多;孔深和约束程度对膨胀压应力的发展速度影响不大,孔中部和底部静态破碎剂所产生的膨胀压应力随着孔深或约束程度的增大而增大;选用合适孔深、较大孔径更有利于静态破碎剂发挥其膨胀潜力.     

HSCA无声破碎剂在抽水站改造工程中的应用

阐述了HSCA高效无声破碎剂应用于混凝土拆除施工中的破碎原理、施工设计及施工方法。应用实践表明HSCA技术有推广应用价值。     

混凝土厚板静态破碎试验研究

为考察孔深和外围孔与内孔灌入破碎剂浆体的间隔时间对混凝土厚板静态破碎效果的影响,开展了7个混凝土厚板试件的静态破碎试验。垂直于厚板顶面钻孔,并在破碎前沿孔连线及其延长线方向双向切断厚板上部纵筋。试验结果表明：孔深小于板厚的70%时,破碎剂浆体结硬膨胀引起的裂缝已无法向下延伸至厚板底部;孔深由板厚的70%增至90%时,破碎效果逐渐提高,但破碎后形成块体的最小短边尺寸和最大长边尺寸相近,孔深为板厚的80%时,破碎后形成块体的数量最多;先外围孔灌入破碎剂浆体,经历一段时间浆体结硬膨胀后再向内孔灌入破碎剂浆体,与所有钻孔同时灌入破碎剂浆体相比,破碎效果提高,其中对外围区域的提高比对内部区域的提高明显,此外,破碎后形成块体的数量、最小短边尺寸和最大长边尺寸相近。基于试验结果,给出如下建议：破碎混凝土厚板时,孔深应取为板厚的80%;宜采用先外围孔灌入破碎剂浆体,待外围孔内浆体结硬膨胀后再向内孔灌入破碎剂浆体的方法。     

无声破碎剂在混凝土和钢筋混凝土拆除中的应用

以施工实例阐述了无声破碎剂在拆除混凝土和钢筋混凝土时的有关参数及施工注意事项。     

预应力爆破对成缝作用的分析研究

本文提出一种新的预裂爆破方法——预应力爆破。通过静态破碎剂在介质中产生的预应力和爆炸压力的共同作用来实现预裂爆破。文中分析了静态破碎剂所产生的预应力对初始裂纹和扩展方向的控制作用以及对介质强度的降低作用;介绍了预应力爆破模型实验研究。实验结果与理论分析是一致的。     

混凝土块体静态破碎试验研究

为探究静态破碎过程中孔径与约束程度对开裂时间和破碎效果的影响规律,开展了13个素混凝土试件的单孔静态破碎试验.将试件内切圆内混凝土面积与破碎剂面积之比定义为约束比,并用其表示混凝土对破碎剂的约束程度.使用破碎剂体积膨胀率表示试件的破碎效果.试验结果表明:单孔下混凝土块体破碎后一般会产生3条或4条裂缝,3条裂缝的情况居多,裂缝发展稳定后,其分布形态有“人”字形、“T”字形和“十”字形3种;试件开裂后破碎剂体积膨胀率的时程曲线呈二次抛物线形式,前期发展较快,后期发展缓慢并逐渐趋于稳定;孔径和约束程度均会对破碎剂体积膨胀率产生较明显的影响,孔径增大,破碎剂体积膨胀率随之增大,破碎效果越好,约束比增大,破碎剂体积膨胀率随之降低,破碎效果减弱;当约束比较小时,孔径对开裂时间起主要影响,孔径越大,开裂时间越短,当约束比较大时,约束比对开裂时间起主要影响,约束比越大,开裂时间越长.     

静态破碎剂防喷和破岩的试验与仿真

为解决静态破碎剂因喷孔而损失膨胀压的问题,本文在膨胀和喷孔机理的基础上提出了水化调整和柱状装药2种方案,测试了膨胀压;通过破碎混凝土试验模拟破岩,利用数值仿真分析了破碎过程。结果表明:水化调整会进一步损失膨胀压;柱状装药能减慢静态破碎剂的失水速度,提高水化程度,能产生62.30 MPa的膨胀压,达到理论值的94.38%;柱状装药的方法能有效破岩和防喷;仿真与试验的结果相一致,能为工程方案设计提供经济、高效的手段。     

对混凝土柱静态破碎效果的分析

为考察混凝土强度及是否割断箍筋对柱静态破碎效果的影响,对不同强度等级的8个混凝土柱在柱顶沿柱高钻孔并注入静态破碎剂浆体,其中4个试件在孔侧面割断箍筋,使用裂缝的平均宽度之和表示试件的破碎效果.试验结果表明:试件的破碎效果随着混凝土强度的提高而降低,不割断箍筋的试件,破碎效果的降低幅度逐渐增大,割断箍筋的试件,破碎效果的...     

Rock-breaking mechanism and experimental analysis of confined blasting of borehole surrounding rock

The rock-breaking mechanism and effect of confined blasting were analysed by blasting and impact dynamic mechanics, fluid dynamic mechanics, fracture mechanics as well as blasting experiment. The results showed that the fracturing of surrounding rock in confined blasting condition is the result of coaction of rock pre-cracking by shock wave and stress wave and the continuing expanding crackenhancement of confined medium, and the model of crack development of borehole surrounding rock in confined blasting condition was established. This study acquired the damage range of surrounding rock under the action of shock wave and stress wave, as well as the crack development characteristics of surrounding rock after the wedge-in confined medium into the crack space. Deep-hole confined blasting experiment on large rock showed that the high-efficient utilisation of in-hole explosive was achieved and the safety of rock blasting operation was ensured. Safe static rock-breaking under the action of high-efficient explosive blasting was achieved as well as the unification of super dynamic load of explosive blasting and static rock-breaking of water medium.     

砌体结构受爆破地震波作用破坏特征研究

在建筑物附近进行爆破作业产生的爆破振动,会引起结构一定程度的损伤,对结构的安全性和耐久性产生影响。根据现场工程情况,采用有限元软件ANSYS建立砌体结构的计算模型,对爆破地震波作用下其受力和变形进行数值模拟分析。研究表明,爆破地震波作用时,房屋门、窗户的四角部位和墙角等是易产生应力集中和破坏的关键部位;结构对爆破振动的响应程度随着结构物高度的增加而增大;砌体结构设计施工和在砌体结构附近进行爆破作业时,应采取相应减振措施,以降低爆破振动的危害。     

遂昌应村发电引水隧洞开挖施工技术探讨

目前，水工隧洞光面爆破施工技术应用日趋普遍，今着重从施工角度阐述了对光面爆破施工质量影响较大的几个因素及控制方法。     

单子样结构试验可靠性评估

提出了与试验件关键部位测量结果及可靠性分析计算方法相结合的小子样试验可靠性综合评估方法。阐明了基本概念。提出了试验分别至出现破坏与未出现破坏两种试验结果情况下的相应的可靠性综合评估方法。给出了具体典型方法与算例。最后提出了将来发展的方向。     

Optimized design of drilling and blasting operations in open pit mines under technical and economic uncertainties by system dynamic modelling

Drilling and blasting are the two most significant operations in open pit mines that play a crucial role in downstream stages. While previous research has focused on optimizing these operations as two separate parts or merely in a specific parameter, this paper proposes a system dynamic model(SDM) for drilling and blasting operations as an interactive system. In addition, some technical and economic uncertainties such as rock density, uniaxial compressive strength, bit life and operating costs are considered in this system to evaluate the different optimization results. For this purpose, Vensim simulation software is utilized as a powerful dynamic tool for both modelling and optimizing under deterministic and uncertain conditions. It is concluded that an integrated optimization as opposed to the deterministic approach can be efficiently achieved. This however is dependent on the parameters that are considered as uncertainties.     

Numerical simulation for influence of excavation and blasting vibration on stability of mined-out area

Dynamic analysis steps and general flow of fast lagrangian analysis of continua in 3 dimensions （FLAC3D） were discussed. Numerical simulation for influence of excavation and blasting vibration on stability of mined-out area was carried out with FLAC3D. The whole analytical process was divided into two steps, including the static analysis and the dynamic analysis which were used to simulate the influence of excavation process and blasting vibration respectively. The results show that the shape of right upper boundary is extremely irregular after excavation, and stress concentration occurs at many places and higher tensile stress appears. The maximum tensile stress is higher than the tensile strength of rock mass, and surrounding rock of right roof will be damaged with tension fracture. The maximum displacement of surrounding rock is 4.75 mm after excavation. However, the maxi- mum displacement increases to 5.47 mm after the blasting dynamic load is applied. And the covering area of plastic zones expands obviously, especially at the foot of right upper slope. The analytical results are in basic accordance with the observed results on the whole. Damage and disturbance on surrounding rock to some degree are caused by excavation, while blasting dynamic load increases the possibility of occurrence of dynamic instability and destruction further. So the effective supporting and vibration reducing measures should be taken during mining.     

三峡库区涪陵至铜锣峡航道炸礁工程及效果分析

三峡工程建成后,库区河段的航行条件将得到显著改善,为万吨级船队直达重庆港奠定了基础,对促进长江航运发展有着巨大的推动作用。但按照万吨级船队的通航标准,库区仍有部分河段不能满足航道畅通和航行安全的要求,需通过整治措施来消除存在的碍航问题。涪陵至铜锣峡河段航道炸礁工程是库区航道整治的重要内容之一,在工程中对14处河段内的30座碍航礁石进行了炸除。通过对各类礁石的碍航特征进行分析后,按照万吨级船队的通航标准提出炸礁工程的设计参数和炸礁整治方案,并对整治效果进行了分析预测。     

节理岩体弹塑性动态有限元分析

　Aim　To study the elastic-plastic dynamical constitutive relations about a jointed rock mass under explosion load and its computer simulation. Methods Stress history is taken into account and stresses will follow changes in time during a period of explosion load. According to the principle of static force balance, the corresponding nodal concentrated force is calculated and the nodal displacement is counted. The elastic-plastic dynamic finite element equations are thus obtained. Results A finite element method is given for a jointed rock mass under explosion load. Conclusion The problem of large plastic deformation for jointed rock mass on blasting was efficiently resolved through dynamic finite element analysis and the range of damages by blasting simulated, and this pushes forward the problem to engineering practice.     

基于立体视觉的数字图像相关方法在爆破抛掷作用研究中的应用

爆破抛掷物能否按照设计运动直接决定爆破工程的成败。为进一步研究爆破抛掷作用过程,量化研究抛掷物运动状态,本文采用数字图像相关和立体视觉原理,建立了爆破抛掷物运动观测系统。应用该系统观测了混凝土模型爆破试验过程,通过数字图像相关匹配算法进行抛掷物的跟踪,通过立体视觉技术计算抛掷物三维运动轨迹坐标,进而得到了其运动速度。结果表明,抛掷物的运动过程可分为整体加速运动和分散减速运动两个阶段。在第一阶段：在爆生气体推动下,抛掷物以一整体做加速运动,此阶段持续时间9ms,在6.5ms时抛掷物脱离爆破漏斗,最大速度可达16.63~19.65m/s;在第二阶段：抛掷物逐渐破裂、分散成块,处于不同区域、不同形状的碎块运动状态均不同,表面碎块的速度最大,可达26.24m/s,是潜在的爆破飞石,其只受到重力和空气阻力作用,做减速运动;中下部碎块在残余气体推动下,同样做减速运动,但减速缓慢,速度为9~16m/s;薄片状碎块在飞行中不断翻转,消耗自身动能,其中速度最小的仅为5~6m/s。整体运动阶段简单,而分散运动过程较复杂,除爆破参数、介质自身性质外,抛掷物碎块的形状、所处位置也会影响其运动状态,抛掷物表面碎块速度最大,更易形成爆破飞石。本文为量化研究爆破抛掷作用和预测爆破飞石提供了一种有效的新方法。     

铁路车辆关键部件静强度及疲劳寿命的有限元分析方法

对比了结构静强度和疲劳寿命有限元分析方法的异同,对使用有限元软件进行铁路车辆承载部件的静强度和疲劳寿命计算中的一些问题进行了分析,并介绍了铁路车辆关键部件有限元分析中的注意事项.