复杂环境下城市超长高架桥精细爆破拆除关键技术研究

针对复杂环境下城市高架桥爆破拆除工程的特点,提出了其精细爆破的关键技术。提出采用墩柱爆后钢筋骨架的初弯曲压杆失稳力学模型和高架桥连续塌落动力学模型等进行关键参数的定量化设计,运用水压爆破技术对多室箱梁进行爆破破碎,采用"宽间隔、长延时、互动有序"非电接力交叉复式起爆网路可确保超长延时起爆网路的安全准爆,采用物理模型试验方法对爆破方案、关键参数等的合理性进行验证,采用多种综合防护技术进行有害效应的预测与控制,采用专业化、协同化、精细化、执行力(SCPE)的项目管理方法进行爆破拆除工程的精细管理。该精细爆破关键技术可为复杂环境下城市高架桥爆破拆除工程实践提供参考。     

远程测振系统在群楼拆除爆破振动监测中的应用

为了探索数字爆破测振系统在工程爆破危害效应实时监测中的应用效果,以汉口滨江商务区拆除爆破19栋群楼的工程为例,按照公安主管部门在审批拆除爆破方案时的要求,该工程必须采用控制爆破的方法,同时加强拆除爆破产生危害效应的实时监测。为此,本次群楼拆除爆破采用的是广州中爆数字公司研发的远程测振系统,对群楼拆除爆破过程中产生的爆破振动及塌落振动进行了全程、在线监测。通过远程测振系统,能够实现爆破测振数据的自动记录、远程传输和精细处理,进而推动爆破行业的快速发展,同时作为爆破安全监管的数字化、信息化手段,可对拆除爆破危害效应进行实时在线监测,可有效提升公安主管部门对复杂环境下爆破工程项目作业安全的远程监管能力。应用结果表明,远程测振系统可对爆破振动进行实时有效监测。     

复杂环境下框剪结构烂尾楼定向爆破拆除

根据框架-剪力墙结构烂尾楼的结构特点,以及周边环境情况,采取"Ⅰ区、Ⅱ区依次向东定向倒塌"的总体爆破方案。由于倒塌空间有限,为减小大楼的倒塌距离,将Ⅰ区的爆破切口提高至5层,Ⅱ区延迟Ⅰ区460 ms起爆。运用LS-DYNA动力学有限元软件,验证了爆破总体方案的合理性,计算得到的倒塌运动过程和堆积形态与实际效果比较吻合。结合现场踏勘情况,对大楼的爆破倒塌效果进行了详细分析,结果表明:采用"分区间隔延时"爆破拆除框剪结构大楼时,合理的爆破切口高度和延期时间是关键;在定向倒塌方案中,为降低爆堆高度,需要对梁结构进行爆破弱化处理。     

程潮铁矿地下矿山开采爆破参数优化模型研究

针对地下矿山开采爆破过程中爆破参数的优化问题,根据KUZ-RAM模型的应用条件,将平行孔向扇形中深孔进行了等效转换,将露天矿的KUZ-RAM模型引入地下矿山工程,并结合Rosin-Rammler分布曲线与实测块度分布曲线的关系,依据现场试验数据对KUZ-RAM数学模型进行了修正,建立了程潮铁矿主要的爆破参数优化计算模型。经过现场实测验证其块度预测结果与实际基本相符,可为爆破参数的优化提供理论依据。     

冻结砂岩冲击及爆破破岩能量耗散等效模型研究

为探究寒区爆破工程中冻结岩体的可爆性差异,对不同含水率的冻结砂岩进行SHPB冲击试验,并结合柱状炸药能量分布的理论解析,研究冻结砂岩冲击及爆破破岩能量耗散特性,进而提出冻结砂岩爆破炸药单耗模型,同时运用数值模拟方法进一步修正单耗模型。研究结果表明：(1)随着含水率提高,砂岩试样的破坏程度逐渐加剧;相同含水率下,冻结砂岩试样的破坏程度要弱于常温砂岩试样。(2)随着含水率w提高,常温和冻结砂岩试样的耗散能量均逐渐降低;相同含水率下,冻结状态砂岩的冲击耗散能量均高于常温状态砂岩;当含水率为0w,0.25w,0.50w,0.75w,1.00w时,其耗散能量增幅分别约为21.6%,64.9%,80.3%,78.2%,83.3%。(3)等效处理砂岩的冲击破岩耗散能量和柱状乳化炸药的爆破破岩能量,得到砂岩的爆破炸药单耗与含水率的拟合公式。(4)采用ANSYS/LS-DYNA的SPH粒子流算法进行爆破漏斗试验模拟,基于立方根相似定律,对砂岩的爆破炸药单耗进行修正,并对修正后常温和冻结状态砂岩的爆破炸药单耗进行拟合,得到修正的炸药单耗模型。     

高密度聚乙烯波纹管爆破振动动力响应尺寸效应

为研究爆破振动作用下高密度聚乙烯（high-density polyethylene,HDPE）波纹管动力响应的尺寸效应,采用现场预埋管道的爆破试验及动力有限元数值计算相结合的方法,通过振动监测结果分析HDPE管道动力响应数值计算模型的可靠性;在此基础上,建立相同条件下不同管径HDPE管道的数值模型,研究尺寸效应影响下的埋地管道动力响应特征。研究结果表明：在爆破振动作用下,管道各截面迎爆侧的振速和von-Mises有效应力均大于管道背爆侧,管道振速峰值出现于管道底部;随着管径的增大,管道振速与有效应力会随之减小;管道有效应力与峰值速度之间、管道振速与地表振速之间均具有函数关系;根据HDPE管道相关规范中最大的允许压力,可得到管径为40,50,60,80和100 cm的HDPE波纹管（空管）在类似岩土层条件下地表爆破控制振速为分别为22.5,20.91,19.70,17.91,16.64 cm/s。     

基于粒子群-最小二乘支持向量机模型的矿山爆破振动速度预测

爆破地震危害是矿山开采过程中最为显著的负面效应之一,准确预测质点峰值振动速度(PPV)对于有效预防爆破振动引发的建(构)筑物失稳破坏具有极大的工程实际意义。设计并开展了露天矿山开挖爆破现场监测试验,采用灰色关联分析法对PPV影响因素进行敏感性分析,确定各影响因素之间的主次关系。在此基础上,建立最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型对PPV进行预测,并通过粒子群算法(PSO)局部寻优确定LS-SVM模型中正则化参数和核函数宽度系数的最佳参数组合,最后将PSO-LSSVM模型预测结果与BP神经网络模型、LS-SVM模型及传统萨道夫斯基公式的预测结果进行了对比分析。结果表明:PSO-LSSVM模型对PPV预测的拟合相关系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均相对误差(MRE)及纳什系数(NSE)分别为97.38%、2.68%、1.36%和99.98%,PSO-LSSVM模型预测精度更高,且具有更好的泛化能力,用于多因素影响下的矿山爆破PPV预测切实可行。     

城市复杂环境下敞开式盾构隧道硬岩松动爆破

盾构法掘进施工中孤石和基岩侵入已成为影响掘进效率,造成掘进成本提升的重要影响因素.结合城市复杂环境下敞开式盾构隧道硬岩爆破工程实践,具体介绍了盾构隧道硬岩松动爆破参数设计选取方法和安全防护措施,并采用LS-DYNA动力学有限元软件对爆破参数合理性进行数值仿真验算.爆破效果表明:爆破后掌子面存在部分爆坑,裂隙呈龟裂状,为...     

冲击荷载下高韧性水泥基复合材料动态力学特性与微结构演化研究

为提升水泥基材料静态力学性能、抗冲击特性及为减少温室气体排放而降低水泥用量,以硅粉为矿物掺合料(掺量为10%,质量比)、钢纤维为功能组分(掺量为2%,体积比),并匹配高效减水剂(掺量为1.5%～2.0%,质量比)制备高韧性水泥基复合材料,通过准静态抗压/抗折强度、分离式霍普金森压杆试验和采用水化微量热仪、热重分析仪,分别研究了高韧性水泥基复合材料准静态/动态力学特性及其微结构演变特征。结果表明：冲击荷载下(冲击速率为0.5 MPa/s)水泥基材料典型破坏过程分为三阶段,高韧性水泥基复合材料受作用后仅出现局部浆体剥落、飞散现象,而基准组体系均发生显著破坏直至整体破碎;硅粉在10%掺量下有效提升了水泥基复合材料体系早期和后期的准静态力学性能,1 d天龄期下抗压强度和抗折强度最高可达61.4 MPa、23.9 MPa,也显著提升了动态抗压强度至123.3 MPa(28 d天龄期)。微结构演变结果表明：硅粉和减水剂复合作用下浆体水化放热速率主峰提前,且主要水化产物——氢氧化钙含量减少,降低了浆体内部氢氧化钙分布的取向性,有助于改善浆体微结构。     

钢筋混凝土支撑梁爆破拆除振动特性测试与分析

为揭示钢筋混凝土支撑梁爆破拆除时爆破振动在深基坑支护体系中的传播特性,依托某深基坑钢筋混凝土支撑梁爆破拆除工程,分别在待爆支撑梁的相同层及其上一层布设振动测线,分析振动速度和主振频率在支护体系水平方向和竖直方向的传播规律,以及基坑围护结构的反应谱特征。测试分析结果表明：振动速度随距离增加而快速衰减,爆区50 m范围内,爆破层的振动速度是其上层的5～7倍,50 m范围外,爆破层的振动速度逐渐衰减为上层的1～2倍;爆破层振动速度的三向分量有明显差异,其径向分量最大,是竖向分量的2～5倍,非爆破层振动速度的三向分量较为接近;支撑梁爆破拆除振动频率为高频振动,爆破层振动频率略小于非爆层,二者在基坑支护结构处均存在陡增现象;支撑梁爆破拆除时,基坑围护结构的短周期反应谱明显超出设计谱,爆破振动会对围护结构产生一定影响。相关成果可为支撑梁爆破拆除设计、振动控制和深基坑围护结构动力响应分析提供参考,同时为进一步的研究提供测试基础。