爆堆块度评价方法研究的进展

爆堆矿岩的块度分布是评价爆破效果的一项重要依据。对爆堆矿岩的块度大小与块度构成情况进行准确、可靠的定量描述 ,不仅可为验证、改进爆破工艺与参数 ,进而为改善爆破效果提供直接的参考依据 ,而且也是开展爆破优化研究的重要技术基础。通常使用手工方法去评估爆堆矿岩的块度 ,它能在一定程度上对爆破块度分布进行定量的评价。但这些方法还都存在着某些缺陷。而爆堆矿岩块度的计算机图像分析法则可弥补上述诸方法的种种缺陷 ,近年来 ,该研究在国内外得到了越来越广泛的关注和应用。笔者在总结各种测定爆破块度分布的理论和方法的基础上 ,详细分析和研究了当前计算机图像处理分析爆破块度方法。     

空气和水不耦合装药对爆破块度影响分析

为了探究不耦合装药下不同介质对爆破块度的影响,从理论上对空气和水作为耦合介质时的爆破块度大小进行分析比较,结合室内爆破模型试验,对模型试验的破碎块度进行筛分、测量,并对结果进行统计、回归分析。研究结果表明:与空气不耦合装药相比,水不耦合装药对爆炸能量利用率更高,爆破破碎块度较小,更利于改善爆破效果;当不耦合系数为1.67时,空气和水耦合介质下爆破块度的K50,K80和大块率3个评价指标都为最小值;且在R-R块度分布函数中,块度分布特征参数x0与块度评价指标成正比。将试验结果应用于路堑光面爆破,对改善爆破效果有一定的指导意义。     

炸药损伤及其对冲击起爆的影响

研究炸药损伤及其对冲击起爆的影响有助于认识冲击起爆的本质．可以为炸药起爆装置的设计提供理论依据，以及对于研究炸药外加载荷条件下的力学响应及安全评估等都具有重要的意义。本对炸药损伤和其对冲击起爆的影响进行了论述，对炸药损伤的产生，损伤对冲击感度及冲击起爆的影响、损伤的理论以及数值模拟方面的内容进行了介绍和分析，最后就今后需要开展的工作发表了一些看法。     

立井爆破振动对冻结管损伤数值模拟研究

针对立井爆破开挖扰动下冻结管损伤测试的难题,以兖矿集团万福矿风井掘进工程为背景,采用数值模拟方法建立合理的物理模型,施加等效载荷实现了立井爆破冻结管的响应振速特征提取。通过损伤概率诊断方法,获取了冻结管不同方位的损伤概率分布情况。结果表明:冻结管在不同方向损伤概率具有显著差异,在同一爆心距处损伤概率大小表现为迎爆面中心垂直面中心背爆面中心。影响冻结管性能的振速值均大于8 cm/s,冻结管周围1.5 m范围内迎爆侧是围岩损伤监测和控制的重点区域。     

炸药损伤及其对冲击起爆的影响

研究炸药损伤及其对冲击起爆的影响有助于认识冲击起爆的本质,可以为炸药起爆装置的设计提供理论依据,以及对于研究炸药外加载荷条件下的力学响应及安全评估等都具有重要的意义。本文对炸药损伤和其对冲击起爆的影响进行了论述,对炸药损伤的产生,损伤对冲击感度及冲击起爆的影响、损伤的理论以及数值模拟方面的内容进行了介绍和分析,最后就今后需要开展的工作发表了一些看法。     

大断面高铁隧道掘进爆破振动传播规律研究*

为研究隧道爆破掘进振动规律并合理控制爆破振动危害,对京张高铁大断面南口隧道爆破掘进过程进行实时监测,并对监测结果进行线性回归分析,求得3个监测方向的场地系数K和衰减系数α值以及爆破振动峰值速度衰减回归方程,通过FFT法计算出主振频率和爆破振动波的振动频率范围,利用ANSYS/LS-DYNA对爆破工程进行数值模拟。结果表明:喷锚支护和监测方向对爆破振动衰减回归分析影响较大;主振频率和爆破振动波的振动频率分布范围为50~300 Hz,无需考虑周边建筑共振情况,与周边古建筑和临近隧道的最小安全距离分别为147 m和12 m;数值模拟与实际结果对比发现二者振动峰值略有差别但整体趋势基本相同,证明建立模型的有效性。     

基坑开挖爆破下邻近管道振动速度安全阈值研究

结合武汉轨道交通光谷广场综合体深基坑开挖爆破工程,建立LS-DYNA有限元模型,分析了爆破作用下邻近污水管道的动力响应规律和振动速度安全阈值;并根据弹性波场论分析P波斜入射和垂直入射产生的拉应力,由极限拉应力准则建立管道爆破振动速度安全阈值计算模型。结果表明:管道迎爆侧的爆破质点位移和振速均大于背爆侧,管道上入射角为0~40°的部分为易破坏区域,管道正上方的地表振速约为埋地管道最大振速的0.75倍;并最终确定管道正上方的地表振速安全阈值为10 cm/s;基于数值模拟得出的振动速度安全阈值大于理论分析得出的结果,因此在进行相似工程的设计研究时,不建议采用单一方法分析出结果,以便为实际工程安全施工提供更切实的指导。     

水下爆破振动及冲击波传播规律数值模拟分析

为了分析研究介质水深度的变化对水下爆破振动波和爆炸冲击波传播衰减规律的影响,采用LS-DYNA软件对不同水深条件下的水下爆破炸礁过程进行了数值模拟分析,通过在数值分析模型中的不同节点位置设置的监测点,得出了在不同水深条件下的爆破振动及冲击波检测数据,结合非线性回归分析方法,得出了可以表征水下爆破振动速度及冲击波强度传播衰减规律的数学模型。经现场测试数据验证,爆破振动速度预测模型的精度为91.75%,冲击波强度的预测精度为87.94%,为水下爆破有害效应的控制提供了依据。     

破碎带宽度对断层活化及煤柱留设的影响研究

为研究不同宽度的断层破碎带对防水煤柱留设的影响,通过对断层活化进行力学分析,得出断层活化的必要条件是断层带内岩石的黏结系数小于等于临界值Cmax,且断层带所受法向应力与剪切应力是影响该临界值的主要因素。利用数值模拟软件,建立不同破碎带宽度的数值模型,对断层活化及煤柱留设进行模拟。结果表明:当工作面距断层60 m内时,由于黏结系数临界值Cmax的迅速减小,断层活化危险性显著提高,且断层破碎带宽度越大,断层越容易发生活化;通过分析采场塑性区分布图,得出煤柱临界尺寸随破碎带宽度的增加而呈线性增长的规律。研究结果对断层合理留设煤柱具有重要的参考价值。     

晋宁磷矿高边坡对爆破振动的动态响应与安全分析

对晋宁磷矿东采区爆破振动对高边坡的影响进行了监测和分析研究。根据爆破振动监测数据,对质点振动速度进行回归分析,得出了爆破振动沿边坡的传播衰减规律。采用ANSYS/LSDYNA数值模拟软件对边坡建模,输入实测爆破振动波形后,研究爆破振动作用下高边坡的动态响应规律。根据数值模拟及实测结果,判断出爆破振动作用下边坡整体不会受破坏,为矿山后续的生产爆破提供了依据。     

爆破振动综合减震措施的减震效应研究*

为提高爆破减震措施的减震效果并降低工程造价,提出将减震沟和减震孔进行组合的综合减震方法。采用LS-DYNA动力分析软件从爆破振动速度、频谱特征以及应力云图3个方面对减震孔、减震沟以及综合减震措施的减震效果进行对比分析。研究结果表明:综合减震措施在水平径向和垂直向上的减震率相对最大,分别达81.91%,75.74%;综合减震措施由于减震孔的存在,对爆破地震波高频成分的滤波作用优于减震沟措施;综合减震措施下部的减震孔会继续阻碍应力波的传播,进一步削减应力波能量,从而达到保护隔震屏障后方建（构）筑物安全的目的。     

隧道掘进爆破振动对围岩影响的HHT分析

为了探究隧道掘进爆破振动信号在围岩等级改变处的传播衰减特性,以新建铁路北京至沈阳客运专线（辽宁段）TJ-1标三棱山隧道为工程背景,采用理论分析与现场试验相结合的方法,基于TC-4850监测试验数据,对爆破质点振速时程曲线进行EMD分解和Hilbert变换。依据测点3个方向的边际谱和瞬时能量谱,分析爆破振动能量在时域和频域的分布规律,进而可以得出各频带的能量百分比以及总能量与距离的关系曲线。通过分析地震波信号沿隧道围岩传播衰减性质可以得出:爆破振动能量在频域上分布具有各向异性,而且在垂直方向上具有数量比例高、所占频带低的特点;隧道掘进爆破振动总能量在围岩等级改变处出现“断崖式”衰减,且在Ⅳ级围岩中相对衰减率更高,衰减更为迅速。     

瓦斯压力对煤体爆破应力影响规律试验研究

为研究瓦斯压力对煤体爆破应力的影响规律,开展了不同瓦斯压力条件下煤体爆破试验,对煤体爆破应力进行测试与分析,并利用LS-DYNA3D模拟软件对试验结果进行了验证。结果表明:煤体中瓦斯压力的能够增加煤体爆破应力波峰值,应力波的作用时间延长大约200us;随着瓦斯压力增加,煤体爆破应力波峰值也随之增大,从而更利于煤体爆破裂纹的扩展;煤体中瓦斯压力对煤体爆破中远区影响较大,在爆破近区,瓦斯压力基本可以忽略;当瓦斯压力存在时,煤体爆炸应力波均将出现两个完整的波形。     

下穿铁路隧道爆破振动分析及控制方法研究

为了系统研究下穿铁路隧道的爆破振动响应规律及安全控制方法,通过现场实测及数值模拟方法展开分析。首先,根据实测结果得到可以反映爆破振动速度分布特征的回归模型,并基于此得出隧道爆破施工允许的最大单响药量值;其次,采用FLAC^3D平台建立三维数值模型,通过现场实验结果对模型的可靠性进行校核;根据数值模拟结果,得到适用于下穿隧道控制爆破施工的安全距离的建议值。研究结果表明:隧道空洞效应对爆破振动传播规律存在一定影响,研究结果可为类似的下穿隧道爆破施工提供1种新的控制方法及控制思路。     

地下浅孔爆破对地表结构振动特征的影响分析

为研究地下浅孔爆破对地表既有结构关键振动特征的影响,采用CBSD-VM-M01型网络测振仪对爆破周边地表环境进行振动监测,分析了地下浅孔爆破对地表既有结构水平径向(x向)、水平切向(y向)、铅直方向(z向)等3个方向的振动特征,基于萨道夫斯基经验公式,使用最小二乘法对监测数据进行回归拟合。结果表明:3个方向的振动速度衰减在爆心距较近区域随爆心距的增大而表现明显,较远区域则体现出衰减缓慢的特点,其中铅直方向振动速度衰减最为明显。主振频率主要集中在10~75 Hz之间;采用最小二乘法对3个方向上的振动速度经验公式进行拟合,较好的描述了3个方向振速的衰减规律,可为类似工程提供参考。     

高速铁路路堤对地面环境振动的影响分析

为研究高速铁路路堤对地面振动的影响规律,建立了路堤-地基系统的三维快速拉格朗日动力计算模型,计算了均匀地基条件下列车通过路堤时引起地面不同方向振动的特点,分析了路堤高度和路堤体积模量对地面振动的影响。结果表明,列车通过路堤时引起的地面振动中以竖向振动和横向振动为主,地面振动强度随远离路堤的距离增加逐渐衰减,其中纵向振动衰减最快,竖向振动在一定的范围内出现了振动反弹增大的现象;路堤具有减轻地面振动的作用,并且随路堤高度和路堤体积模量增加,横向和竖向地面振动强度均表现出明显的减小趋势,可见对地面环境振动进行预测时应考虑路堤的影响。     

建构筑物周边爆破施工安全控制距离及分析方法研究

为研究在居民区附近开展大面积爆破施工的安全可行性以及安全控制距离标准,采用数值模拟方法,分析了地铁车辆段爆破施工对周边高压线及居民楼的影响,根据分析结果,给出了安全控制距离及关键控制指标,说明采用数值模拟的方法适用于类似工况的可行性。另外,研究发现,在居民楼附近进行地铁车辆段爆破施工风险较高,建议在距建构筑物100 m范围内采用静态爆破或机械开挖的方式进行施工。     

爆破振动效应影响评价及减震措施研究

爆破地震效应是工程爆破产生的主要危害之一,如何保证工程爆破时爆区周围建筑物、基础设施等的安全运行,对爆破的地震效应进行实测和振动效应影响评价是十分必要的.以水电站左岸边坡工程爆破对右岸化工厂的影响为例,根据实测爆破振动速度和爆破振动频率,通过对测试结果线性回归分析,得到不同区域爆破地震波的传播和衰变规律.根据实测结果和数值计算,评价了左岸工程爆破对江右岸化工厂及区内建筑物的振动影响,论述了控制爆破振动强度、减小振动效应的措施.     

隧道爆破开挖对邻近隧道安全影响的数值分析

新建隧道爆破开挖有可能引起邻近既有隧道的损伤。以湖南益阳亮轩公隧道为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了邻近隧道爆破对既有隧道的影响,分析了最大段装药量对隧道迎爆面震动速度的影响,模拟了最大段装药量为6 kg、24 kg、96 kg时迎爆侧的震动速度。结果表明,震动速度随最大段药量增加而增大,但增速趋于平缓。当最大段装药量为270 kg时,爆破效率最高。最后提出了一些控制爆破震动的措施。     

基于微台阶法对连拱隧道稳定性的研究

为研究软弱围岩基于微台阶法连拱隧道合理的掌子面纵向间距、仰拱一次开挖长度和开挖进尺施工参数,确保隧道安全和高效施工,以云南省元蔓高速公路风口山隧道为研究对象,从力学机理上分析了施工参数对隧道稳定的影响,采用数值模拟方法,分析纵向间距对中隔墙水平位移和开挖面叠加效应的影响、仰拱一次开挖长度对拱腰水平位移和中隔墙受力的影响、开挖进尺对围岩变形特征和掌子面剪应力的影响,对连拱隧道微台阶法进行最优化设计。结果表明,掌子面纵向间距2D、仰拱一次开挖长度4 m、开挖进尺2m为宜,可为类似连拱隧道的施工提供指导。