提高岩体中地下工程承受动载能力的技术途径

通过定性的力学分析、原理性的模型试验、工程动载试验以及数值计算分析4方面的阐述,说明在地层介质中应力的传递与介质的相对刚度密切相关;提出“应力传递概念”的新思想;在防护工程、地下工程建设中,若能有效地运用应力传递概念的思想,就可以大幅度提高工程的承载能力。

冲击波对工程结构及装备的动载试验研究

获得国家科学技术进步一等奖的“1485抗爆激波管”是用来模拟爆炸冲击波的室内试验设备，其驱动段是以燃烧火药为能源，锥管前面管体内径是348mm，锥管后面试验段及其出口段内径为1485mm。试验段内部超压可达0.05～1.20MPa。地上试验段参试物安装在管内。地下试验段是内径2.50m、高3.00m的箱体，内部可进行地下结构模型试验。驱动段膜片夹紧力是由8个油缸及其二级连杆增力机构来完成。有长江三峡大坝动力响应试验、地下隧道试验、地形对冲击波影响试验及人防工事试验等已做过的部分典型试验。

分配层分层结构对核爆炸荷载的防护效果试验研究

由于受经费和地质条件的限制,人防工程不可能无限制地增加防护层厚度,因此利用分层结构对爆炸波的衰减和弥散效应,通过试验研究分配层分层结构对核爆炸荷载的防护效果是十分必要的.利用平面装药爆炸模拟核爆炸的加载技术,进行了分配层分层结构对核爆炸荷载防护效果的大比尺相似模拟野外化爆试验,通过4个精心设计的不同分层结构的平面装药加载试验,证明了分配层分层结构对核爆炸的防护效果明显优于单层结构.

部分预应力混凝土梁抗冲击性能试验研究

通过在跨中施加一落锤冲击荷载的方法,研究了3根无粘结部分预应力混凝土梁的抗冲击性能,给出了典型的实测波形曲线,测得了无粘结部分预应力混凝土试验梁在落锤冲击荷载作用下的动态位移延性和极限承载能力,分析了落锤重力势能对预应力混凝土梁动力性能的影响,并根据相似模拟理论,得出了与试验梁相似的12 m跨度的实际无粘结部分预应力混凝土梁的极限抗冲击承载能力。肯定了无粘结部分预应力混凝土试验梁具有很好的抗冲击性能,不会发生脆性破坏,完全可用于大跨度地下结构。

预应力混凝土结构抗爆性能试验研究

随着我国城市建设的飞速发展,人们迫切希望能将预应力混凝土结构用于平战结合的大跨度地下工程。但由于迄今为止国内外对预应力混凝土结构的抗爆性能知之甚少,长期以来预应力混凝土在抗爆结构中的应用一直是个禁区。本文给出了一例后张无粘结部分预应力混凝土梁板柱形结构模型在平面装药爆炸条件下的大比尺化爆相似模拟试验。模型的几何相似比例为1∶5,加载平面空气冲击波超压分别为70kPa、130kPa和320kPa。试验结果给出了在完全弹性状态、荷载略高于设计承载力状态和接近极限破坏状态下无粘结部分预应力混凝土结构的宏观试验现象和大量实测试验参数和实测波形曲线,并进行了简单的数据分析。试验结果表明:设计合理的预应力混凝土梁板柱形结构具有很好的延性,不会发生令人担心的脆性破坏,完全可以用于抗爆结构。

BLU–109B模型弹在岩石介质中成坑效应试验研究

国外防护工程设计规范中基本上采用经验法评估各种弹体对岩石介质的毁伤问题,而在我国现行规范中尚未涉及该方面的问题。根据相似准则建立弹坑比例半径同弹体侵彻深度和弹体装药参数的函数关系。通过试验和数据回归分析给出BLU–109B钻地模型弹在岩石介质中爆炸成坑的经验公式,并根据试验结果总结出了同等介质条件下弹速和装药对弹坑半径、弹坑深度及弹坑体积的影响曲线。试验结果表明:弹坑半径大小主要取决于弹速、装药量和岩石介质力学性能。在靶体相同和同等装药条件下弹速是毁伤岩石的主要因素。当弹速低于450 m/s时,弹坑半径大小主要取决于侵彻弹坑半径;当弹速超过450 m/s时,弹坑半径的大小将取决于装药爆炸后所形成的弹坑半径,弹坑体积将随之迅速增加。

尾翼型爆炸成型弹丸的数值模拟及实验研究(英文)

在药型罩上粘附铝隔板是一种新的形成尾翼型爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)的实验方法。通过实验和数值模拟对该方法进行了分析,探讨了形成尾翼的机理。利用有限元分析软件LS-DYNA,对大锥角型、球缺型和弧锥结合型3种不同药型罩在采用新方法时形成的尾翼型EFP进行了三维数值模拟分析,并将模拟结果与实验结果进行对比。研究结果表明:3种药型罩均能形成比较明显的尾翼,数值计算结果与实验结果较吻合。该研究为设计尾翼型EFP提供了一种新的参考方法。

岩体中喷锚支护与衬砌结构计算研究

在爆炸荷载作用下,岩体洞室通常采用喷锚支护结构和整体被复结构。通过理论研究,给出了平面应变条件下圆形洞室动力分析的解析解,并对不同结构厚度及不同坚硬岩体进行了计算,得到符合宏观定性分析的计算结果,通过一组试验算例检验了该方法的正确性。

固体介质中力学参数传递观念及其工程应用

通过定性的力学分析、原理性的模型试验、工程动载试验、数值计算分析4个方面的研究,论述了在地层介质中应力、加速度的传递与介质的相对刚度密切相关,提出固体介质中应力、加速度传递的观念,及其相应的广义复合结构体系;在地下工程、防护工程建设中,若能正确的运用这种观念。

激波在通道口部绕射反射研究

在地下工程研究和设计中，地面运动的高速空气冲击波进入通道后的波动问题是非常重要和急待解决的问题。为了弄清激波进入通道后的传播规律，我们利用新近研制的光学激波管和其他激波管设备，对侧向激波进入通道后的各种模型进行了系统试验研究，观察了激波进入通道后的波动图像，获得了一些很有价值的成果。本文介绍了试验方法和设备，描述了地面激波进入通道后在口部的绕射、反射波动图像和波后多旋涡运动规律，定量给出了通道口部绕射区压力变化曲线。

预应力锚索超张拉卸荷方法研究

结合工程实例,介绍了采用超张拉消除锚索预应力的方法,分析了加载—卸载—再加载的作用过程对锚索效果的影响,并通过比较锚索预紧和张拉的结果以及监测锚索的工作效果,说明这种超张拉卸荷方法的可行性以及有一定的使用价值。

冲击响应谱频率特征值法研究

本文以几次地下核爆炸实测波形为例,分析了响应谱的特点,建立了计算响应谱频率特征值的经验公式,介绍了绘制冲击响应谱的频率特征值法。对特定条件下的冲击响应谱可按该法绘制。

弹体高速侵彻混凝土的效应实验

利用高速侵彻设备进行了不同条件下弹体高速侵彻混凝土系列实验,探讨了高速撞击条件下弹体侵彻能力、弹体侵彻稳定性、弹体变形和破坏等问题,揭示了混凝土中半流体侵彻阶段的典型特征:刚体侵彻深度上限和对应的刚体侵彻初速上限、弹道弯曲、弹体严重侵蚀且伴随弯曲/断裂等。

侵彻过载测试信号的数据处理方法

研究了实测侵彻过载数据分析处理方法,提出了对试验弹及测试装置进行模态分析和实测数据频谱分析相结合的方法,选择低通滤波截止频率对测试数据进行滤波,获得相应的刚体过载。用该方法对实测数据进行分析处理得到的刚体过载与柱形空腔膨胀理论(CCET)计算结果吻合较好;对滤波后的刚体过载进行积分得到的弹体侵彻速度和位移与实测结果吻合较好。

原地塌落与定向倒塌相结合爆破拆除砖烟囱实例

给出了一例砖结构烟囱的爆破拆除工程实例。被拆除烟囱高36m,底部外径3.50m,周围环境非常复杂。在烟囱周围沿任何方向的场地均不能满足简单定向爆破所需倒塌长度要求的条件下,采用烟囱上部定向倒塌与烟囱下部原地塌落相结合的爆破方案,成功地完成了该烟囱的爆破拆除任务。并在爆破飞石控制,周围建筑和人员安全防护措施等方面进行了一些新的尝试,取得了一些成功的经验,可对今后类似的爆破工程提供有益的借鉴。

带覆土预应力混凝土梁抗冲击试验

通过在跨中施加落锤冲击荷载的方法,研究了3根带覆土无粘结部分预应力混凝土梁的抗冲击性能,给出了典型的实测波形曲线,得到无粘结部分预应力混凝土试验梁在落锤冲击荷载作用下的动力特性和极限承载能力,分析了落锤重力势能及少量覆土对预应力混凝土梁动力性能的影响,并根据相似模拟理论,得出了与试验梁相似的12 m跨度的实际无粘结部分预应力混凝土梁的极限抗冲击承载能力.结果表明:带少量覆土无粘结部分预应力混凝土试验梁具有很好的抗冲击性能,不会发生脆性破坏,可用于大跨度地下结构.

饱和土中应力波传播计算

根据对淤泥质粘土和饱和砂进行的土动力学性质试验研究和应力波传播试验研究的成果，提供了一个饱和土应力波传播的新的理论计算方法。试验证明，饱和土属于应变硬化介质，在激波动力加载条件下，土中应力波将保持其激波特征不变。本文采用粘塑性模型和激波装配法建立了饱和土应力波传播的精确计算方法。

瞬时爆轰TNT装药爆炸计算方法

对高精度TNT装药爆炸进行了理论计算,在使用二阶显式差分格式的基础上,详细地描述了使用样条函数进行激波装配、波形处理的全过程。

地下结构模型试验的光学激波管

光学激波管是进行抗爆结构试验研究的一种新型动载设备,它除具有常规激波管的通过电测手段测试试验结构物上一点或多点的应力、应变、速度等力学参数外,其突出的特点是通过光测手段能够拍摄试验结构物在冲击波动压作用下连续变化的过程和被破坏形态的清晰物理图像,进行地下结构的抗爆研究。本文较详细地介绍了用于地下结构抗爆试验研究用的光学激波管设备的构造和测试手段以及设备调试和应用试验的情况,最后还公布了用该设备拍摄到的激波进入通道后波后新物理现象的彩色波动照片及用该设备做的部分试验研究成果。