炮孔间距对偏心不耦合装药贯通裂纹扩展的影响

为研究光面爆破中偏心不耦合装药炮孔间距对贯通裂纹扩展的影响,利用同心不耦合装药的孔壁压力计算公式并结合应力波叠加原理,推导偏心不耦合装药的炮孔间距计算方法。基于求得的炮孔间距范围,计算3种岩石介质在不同炮孔间距条件下贯通裂纹的扩展位置,并选择砂岩材料进行数值模拟。结果表明:偏心不耦合装药爆破中,贯通裂纹主要集中于偏心侧;抗拉强度大的岩石,贯通裂纹偏离炮孔连心线的程度也较大。砂岩的炮孔间距为60 cm时,贯通裂纹扩展方向与炮孔连心线重合,连心线下方出现裂纹比较集中的贯通区域;炮孔间距的增大导致贯通裂纹远离炮孔连心线,从而造成欠挖。偏心不耦合装药爆破后,偏心侧岩石的损伤明显大于非偏心侧。

双孔切缝爆破裂纹扩展机理及损伤特性研究

为研究双孔切缝爆破控制断裂损伤效果,开展现场双孔切缝爆破试验,结合ANSYS/LS-DYNA软件构建试验双孔切缝爆破模型,对比分析其裂纹扩展与孔壁气体单元压力变化。现场结果表明:爆后两炮孔间在切缝方向形成贯穿相交断裂面,半眼残痕更加明显;改变切缝角度至157°,裂纹仍会向切缝方向发展,切缝导向作用不受角度改变而影响;增设孔间空孔时断裂效果优于无空孔切缝爆破,说明空孔的存在能有效改善切缝爆破的定向断裂效果。模型结果显示:裂纹扩展与损伤与现场结果基本拟合,对比分析双孔切缝爆破与普通光面爆破模型,应力波的叠加作用使得孔间裂纹发育发生偏转,在两炮孔间形成裂纹空白带;分析孔壁0°~90°周围气体单元压力峰值,切缝方向达到压力峰值的时间早于非切缝方向,切缝爆破在0°~15°区间内,压力峰值下降幅度较大,随后曲线逐渐趋于平缓,角度越大,峰值变化也越来越小;切缝管在爆炸过程中有效地控制爆炸能量的分布,在切缝处形成应力集中,最大应力峰值约为垂直方向4倍以上。

露天爆破飞石距离智能预测研究

为了在露天爆破中更准确地预测出飞石的抛掷距离,研究引入多科得分的概念,利用多科得分思维进化算法(Multidisciplinary Score Mind Evolutionary Algorithm,MSMEA)对BP神经网络(Back-Propagation Neural Network)进行优化并建立模型来预测飞石距离。通过分析隐含层神经元个数、种群规模、子种群规模、优胜及临时子种群个数建立了64个多科得分思维进化算法优化BP神经网络模型(Back-Propagation Neural Network Optimized by Multidisciplinary Score Mind Evolutionary Algorithm,MSMEA BP),并选取了其中最优的MSMEA BP模型。为了验证预测模型的有效性,分别用MSMEA BP模型、思维进化算法优化BP神经网络模型(Back-Propagation Neural Network Optimized by Mind Evolutionary Algorithm,MEA BP)和BP神经网络模型对10组爆破飞石距离进行预测。结果显示,MSMEA BP模型得到的预测结果与真实值之间的平均相对误差、决定系数、均方根误差、均方根百分比误差分别达到3.67%、0.9808、7.3571、1.33%,依次优于MEA BP模型和BP神经网络模型,表明在相同训练条件下,采用多科得分思维进化算法对BP神经网络模型进行优化,可以克服BP神经网络易陷入局部最优解的问题,进而显著提高模型的预测精度。该方法为预测爆破飞石距离提供了一个新思路。

FLAC3D在海底隧道涌水量预测中的应用

通过分析FLAC3D软件的基本特征、解析特点和本构模型,在分析研究区地质条件的基础上,采用半无限空间的水文地质计算模型,确立了研究区的模拟方案。结合某海底隧道具体水文地质和工程地质情况,以其中的9个典型剖面模拟计算为例阐述了其在海底隧道涌水量预测中的应用。将计算结果与经验解析法的结果进行了比较分析,阐述了FLAC3D数值模拟法的适用条件和工况。总结出了一些有益于隧道施工组织设计和排水设计的结论,对指导工程实践具有一定参考价值。

天然气管道沟槽石方爆破开挖技术研究

结合西气东输工程聊城至泰安天然气输气管道沟开挖工程的特点,探讨了沟槽石方爆破的设计原则和爆破施工方案。通过选择合适的炮孔布置方式及参数、分段装药结构和起爆顺序,提出了沟槽微差爆破技术以及减小爆破震动和飞石的安全措施,保证了通讯光缆和周围设施的安全,取得了良好的爆破效果,为工程的顺利进行创造了有利条件。

空孔直径对有围压直眼掏槽爆破破碎效果的影响

掏槽爆破是井巷爆破掘进的关键技术,高围压对掏槽爆破效果有明显的抑制效果,而空孔对于提高掏槽爆破效率具有重要意义,但目前相关研究并不充分。为研究中空孔直径对围压作用下掏槽爆破破碎效果的影响,制作边长为600 mm、砂胶质量比为2∶1的立方体水泥砂浆试块,并通过电液伺服加载系统对试块施加双向等围压,进行直眼掏槽爆破水泥砂浆相似模型试验。对爆后爆破块度进行筛分统计分析,分析研究了不同中空孔直径下模型碎块块度分布、平均粒径,通过分形维数表征碎块分形特征,量化分析了碎块破碎程度。采用ANSYS/LS–DYNA软件基于试验模型参数建立了数值模型,分析了不同空孔直径时不同时刻的应力云图。研究结果表明:炮孔装药量分别为2 g和3 g时,中空孔直径为24 mm和16 mm的模型碎块分形维数最大,此时碎块粒径主要集中19~75 mm的中部区间,且此时碎块总质量最大,分别为3.128、3.615 kg,空孔直径不同时,空孔附近产生的应力集中效应与反射拉伸波效果不同,使得掏槽爆破破碎效果不同,适宜的空孔直径能够有效利用空孔效应,空孔附近应力波峰值和作用范围较大,应力波作用时间较长,因此破碎效果较好;空孔直径过小,空孔附近应力较小,空孔直径过大时,应力波由空孔溢出,应力集中叠加后的压应力较小,且拉伸应力作用区域较小,空孔直径过大或过小都会使大块度碎块占比较高;装药量为3 g时,空孔直径32 mm与16 mm模型碎块的分形维数差值大于16 mm与无空孔模型碎块分形维数的差值,说明当空孔直径过大时对碎岩块度的影响更大;空孔直径同为16 mm时,3 g装药量模型的碎块平均粒径小于2 g装药量模型,分形维数及碎块总质量大于2 g装药量模型试块,说明当空孔直径相同时增加装药量可以提高岩石的破碎度及槽腔体积。

基于FLUENT的跨海桥梁升阻力与波浪冲击高度相关性研究

由于跨海桥梁在设计时要考虑与两岸道路高程的衔接和与周围景观协调等因素的影响,桥面高程会受到限制。当跨海桥梁上部结构以下水位升高时,桥梁主梁可能部分或全部被淹没在水中,桥梁上部结构会受到巨大的波浪力冲击作用,对桥梁的安全构成威胁。利用FLUENT12.0软件建立的二维数值波浪水槽,建立了不同波浪工况条件下的数值计算模型,分析了桥梁上部结构所受到的波浪力大小与波浪冲击高度之间的相关性,研究了升阻力系数与冲击高度的关系。根据分析结果对主梁进行优化设计,有助于提高桥梁主梁抵抗波浪荷载的能力,并为寻求减少波浪冲击作用的有效措施提供参考依据。

钢箱梁斜拉桥结构参数敏感性分析

为保证钢箱梁斜拉桥成桥后的线形和内力满足设计要求,以某跨海斜拉桥为工程依托,采用MIDAS/Civil有限元软件建立全桥空间杆系模型对相关设计参数进行敏感性分析,研究主梁自重、斜拉索索力、施工临时荷载等结构参数对成桥状态的主梁应力、主梁线形和拉索索力的敏感程度。结果表明:主梁自重和斜拉索二次张拉索力对成桥状态的结构行为有显著影响,属于敏感性因素;主梁应力和斜拉索索力对结构参数的敏感程度低于主梁线形。研究结果可为确定监控关键控制量、结构参数识别以及误差修正提供科学依据,也对其他类似桥梁工程具有借鉴意义。

考虑碰撞作用的节理裂隙岩体爆破块度预测研究

结合Grady根据破碎能量守则给出的脆性材料动态平均块度尺寸的公式,充分考虑爆炸应力波对岩体的破碎作用和在爆生气体膨胀及渗流压力作用下岩块之间的相互挤压碰撞作用,建立了包含损伤变量的爆破块度分布的理论计算模型,得出了平均块度(50K)和筛下累积百分率(XP)之间的关系,并进行了数值模拟和实验验证。模拟和实验结果表明,运动岩块间的挤压碰撞作用是影响爆破平均块度的一个重要因素,尤其对于质量较差的岩石更是如此。并得出了一些有益的结论,对指导工程实践具有一定的参考价值。

水电站地下厂房结构爆破地震效应测试分析

根据工程实践,测试分析了水电站地下厂房开挖爆破的爆破地震效应,得出地下厂房爆破较地面爆破引起的地震响应频率高的结论,而且在计算时不宜采用常规的爆破地震效应计算公式,同时对地下爆破方案提出了一些有价值的建议。测试结果对更深入地研究爆破地震效应有一定的参考价值。

爆破工程成本估算风险性分析与控制

对实行项目管理的爆破工程中成本估算所存在的风险因素进行了分析,针对不同的因素提出了相应的改善措施。在实际爆破工程中的应用结果表明,爆破工程中成本估算的风险可以通过各种措施得到有效控制。

岩体的初始损伤对爆破效果的影响研究

根据损伤力学理论，提出了含初始损伤岩体动态损伤本构模型。结合Grady根据破碎能量守则给出的脆性材料动态平均块度尺寸公式，将初始损伤变量引入计算模型，并充分考虑爆炸应力波对岩体的破碎作用和在爆生气体膨胀及渗流压力作用下岩块之间的相互挤压碰撞作用，得出了爆破后的平均块度计算式，同时进行了试验验证。计算和试验结果表明，岩体的初始损伤对爆破效果的影响是非常显著的，但是可以通过改变爆破设计参数控制并利用初始损伤以改善爆破效果。同时还得出了一些有益的结论，对指导工程实践具有一定参考价值。

基于ANSYS的扁平箱梁桥粘贴钢板加固方案优化研究

结合青岛市某主干道立交桥扁平箱梁桥加固工程,用有限元分析软件ANSYS对扁平箱梁的主梁粘贴钢板加固技术进行了数值模拟分析。通过比较不同加固方案加固前后的应力、位移等分布变化规律,评价各方案的加固效果,并最终得出最优加固方案。结果表明:三种粘贴钢板加固方案都能够显著增强桥梁的承载能力,其中C型方案加固效果最好。并将模拟结果与理论计算值进行了比较,分析了误差原因。

多层复合壁构筑物水压爆破药量计算及应用

根据水中爆炸荷载的特点，应用能量准则和声学近似公式，计算出水压爆破作用于构筑物每层壁的等效静载。以声波在各层介质中传播时波速的加权平均值作为构筑物的平均声波波速，计算出结构自振频率。再考虑构筑物的强度和动力特性，以及预期的破坏程度，把每层介质假设为一独立的构筑物，提出了多层复合壁构筑物水压爆破药量计算的模型，并列举了工程实例。

爆破拆除烟囱倒塌过程中风效应影响研究

在烟囱爆破拆除倒塌过程中,不同形式的风可使烟囱产生顺风向效应及横风向效应。横风向效应又包括横风向旋涡脱落及共振效应、横风向空气动力失稳。烟囱在风的长期作用下会发生失稳倾斜。揭示了爆破拆除过程中烟囱由于风振影响而发生倾斜、失稳的机理,分析了不同风向的三类风效应对爆破拆除时烟囱倒塌方向发生偏移的影响。根据分析计算结果可得,纵向风振影响最为显著,静力风效应影响相对较小,横向风振产生影响随机性较强。同时作者得出了爆破拆除烟囱时考虑风效应影响需采取的相应技术手段和措施。

大学土木工程实验室开放管理对本科教学的促进作用分析

在各级各类高校实验室建设中,对实验室开放管理都有明确的要求。以山东省土木工程防灾减灾重点实验室开放管理为例,结合土木工程学科特点,从学生和教师两个实验主体详细分析了实验室开放对本科教学的促进作用。通过分析得出,通过多种形式渠道的实行实验室开放,可以全方位促进学生各种能力的培养,也可以促进教师责任心提高,提高教师实验水平,增强实验教师队伍的建设。

井下积水对下山巷道爆破震动的影响研究

下山巷道掘进过程中,巷道岩石爆破为含水爆破作业。利用爆破动力学和岩石力学理论,通过对爆破装药的合理简化,深入研究了含水裂隙岩体中的爆破地震效应及飞石抛掷特性。针对爆破震动特性进行了理论计算,并和测试结果进行了对比,计算结果与现场实践吻合较好。结果表明:随炮孔含水量的增加,炮孔壁质点速度呈增大趋势,爆源处爆破地震效应相对略有增强,且传播较远,但是震动速度的增长趋势比无水爆破时缓慢,距爆源远处地震效应减弱。由此可见,岩体中含水爆破能有效地降低爆破地震效应,对预防和减少爆破灾害具有一定的指导作用。

紧邻房屋的含水沟槽微差爆破

在泰安市某改扩建工程沟槽爆破开挖过程中,针对某一路段过沟紧邻村庄房屋而且沟槽中充满水的情况,采用水耦合装药微差爆破方法,通过选择合适的爆破参数、装药结构和起爆顺序,严格控制了爆破震动和爆破飞石,保证了房屋设施的安全,取得了良好的爆破效果,为工程的顺利进行创造了有利条件。

边坡开挖中预裂爆破的减震效应分析与应用

本文根据对预裂爆破震动效应的测试结果,研究了边坡工程中预裂爆破震动波的传播特点和规律,对预裂爆破的减震效果进行了分析,分别考虑主爆孔到预裂面的距离、预裂孔的单响药量和单孔药量、预裂孔与主爆孔之间起爆时差等方面提出了降低预裂爆破震动强度的措施,同时得出了一些有益于最优化预裂爆破设计的结论。

含水沟槽微差爆破开挖施工实践

在道路扩建工程的沟槽开挖过程中,针对沟槽中充满水的情况,采用水耦合装药爆破。通过选择合适的爆破参数和装药结构,提出了含水沟槽开挖的爆破方法和起爆顺序,取得了良好的爆破效果。