地铁车站叠合墙内衬早龄期温度与应变演化规律

为探究叠合墙早龄期内衬温度与应变演化规律,依托地铁车站叠合墙工程开展早龄期内衬墙温度与应变现场监测,分析内衬墙的裂缝分布特征、温度与应变演化规律。结果表明:在早龄期,裂缝多从内衬墙的底部施工缝向上延伸,大部分裂缝为竖向裂缝,少量斜裂缝位于墙角;内衬墙的中部温度高于四周温度,而墙体中心的温度峰值与降温速率最大,表面温度峰值最小,并且墙体存在明显的里表温差;在早龄期,内衬墙存在明显的膨胀与收缩现象,并且不同方向上的应变演化规律存在明显的区别。

台阶爆破模型试验下破碎岩石抛掷速度规律分析

为了研究台阶爆破破碎岩石抛掷速度的主要影响因素与变化规律,采用量纲分析法确定破碎岩石抛掷速度的主要影响因素,并借助高速摄影系统与台阶爆破模型试验研究不同影响因素下破碎岩石抛掷速度的变化规律.结果表明:破碎岩石抛掷速度的主要影响因素为炸药单耗、最小抵抗线与炸药量的关系(W^(3)/Q)和不耦合系数,抛掷速度对炸药单耗最为敏感,W^(3)/Q与不耦合系数次之;高速摄影图像显示,当爆破作用时间为0.5 ms时,台阶自由面岩石出现位移,当爆破作用时间为2.0 ms时,在爆炸应力波作用下,台阶自由面出现裂缝,破碎岩石的运动形态可分为鼓包运动阶段与抛掷运动阶段,二者之间存在明显的过渡阶段;炸药单耗、W^(3)/Q、不耦合系数与抛掷速度间存在明显的非线性关系,抛掷速度随炸药单耗的增加呈指数函数递增,且存在临界炸药单耗使破碎岩石的抛掷速度出现激增,抛掷速度随W^(3)/Q、不耦合系数的增大呈幂函数递减.

多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征

为研究多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征,建立考虑扰动效应的时效损伤本构模型.二次开发扰动效应的时效损伤本构模型,并建立数值模型验证了开发程序的正确性.将本构模型应用于深部巷道多次爆破开挖的数值模拟中,研究围岩累积损伤演化特征与破裂特征.结果表明:地应力对巷道围岩爆破累积损伤有抑制作用,地应力越大,抑制作用越明显;围岩的损伤程度随爆破扰动次数的增加呈现非线性累积特征,围岩损伤范围也随着爆破荷载作用次数的增加而扩大;巷道围岩近区在多次爆破荷载作用下损伤严重,巷道围岩表层出现破裂现象.

微差爆破降震效果影响因素分析

依托单段实测爆破振动信号,借助Matlab软件编程,分析了特性各异的子信号在不同微差时间下叠加信号的时频特征,通过引入"降幅率"和"振速比例"的概念,提出了微差爆破叠加信号各特性随微差时间、起爆顺序及子信号特性的变化规律。分析发现,使叠加信号达到一定降幅率的时差并非某一具体时差点,而是多个间断的时差区间,其主频随微差时间的不同呈阶跃锯齿型变化;合理微差时间下,两单段信号的振动特性越相近,干扰降震效果越明显;若装药已定,优先起爆小药量的段别所达到的降震效果更佳。现场试验数据显示,研究结果基本符合微差爆破的现实运作规律。

岩石爆破破坏界面上的应力时程研究

根据岩石爆破变形与破坏特征,利用空腔膨胀理论对爆破破坏区的破坏特性进行了研究,给出了破坏区范围大小及破坏区与未破坏区(弹性振动区)交界面上的应力变化时程曲线。借助经典的爆炸力学理论和回归拟合曲线方法,验证了爆炸空腔大小、应力波的应力峰值、应力波的作用时间。数值分析计算结果表明,理论计算的应力波时程特征与经典爆炸力学给出的时程特性基本一致。

考虑墙体位移与土压力耦合的侧向位移计算方法

选取柔性挡墙典型位移曲线为研究对象,将土体看作是一系列弹簧和理想刚塑体的组合体,引入非线性土弹簧模型,建立土压力与围护结构水平位移的耦合关系,并将其与弹性地基梁法结合.采用有限差分法求解基坑开挖随土压力改变引起的围护结构水平位移,对不同工况下土压力及地下连续墙侧向位移与现场实测值进行对比.结果表明:计算值与现场实测值随墙高方向及位移大小的变化规律基本一致;随着基坑开挖深度的增加,地下连续墙的水平位移曲线会逐渐变成鼓型曲线.

坚硬岩石巷道中深孔掏槽爆破试验研究

针对普遍存在的硬岩中爆破效果差的问题,在双阳煤矿坚硬岩石巷道进行中深孔爆破试验,得到各种不同掏槽形式爆破的试验效果,通过比较得出复式桶式掏槽完全适合于中深孔爆破,炮眼利用率高。最后总结出巷道掘进爆破的一些很有价值的成果,给出避免炸药发生钝化效应的最小炮孔间距,理论计算掏槽眼的装药长度,并根据双阳煤矿的实际施工情况,给出具体改进建议以及提高爆破效果技术措施,在原有装备水平的前提下,通过调整生产组织,大幅度提高掘进工效,降低掘进成本,取得相当可观经济效益。试验成果可供其他类似工程提供参考。

条形装药硐室爆破研究

从理论上分析计算了条形装药硐室爆破急待解决的最佳空腔比、装药端部效应，给出了条形装药爆破设计的有关参数，并通过具体实例验证了理论结果的准确住，同时通过地震测量，讨论了条形装药爆破的地震效应。

多维爆破地震动作用下框架结构动态响应有限元时程分析

爆破震动的幅值、频率与持续时间是影响结构爆破震动响应与破坏的重要参数,爆破安全规程规定地面建筑物的爆破震动判据采用质点峰值震动速度和主震频率,但没有指明是三向速度的合速度还是单向速度,给爆破震动判据应用带来不便。采用有限元时程分析讨论了不同爆破震动频率速度荷载作用下结构的动态响应,指出在较高频率的爆破震动荷载作用下,框架结构对竖直向地震波响应较大,易在竖直向地震波作用下产生破坏,并可以将三维爆破震动中最大震动速度幅值作为爆破震动安全标准值;在较低频率的爆破地震荷载作用下,震动的水平荷载引起结构的破坏是主要的,应考虑水平最大荷载的爆破震动安全标准值。即结构抗震的安全标准在高频时以垂直荷载速度峰值为准;在低频时以水平荷载速度峰值为准。

爆破震动信号的多分辨小波分析

采用小波分析和快速傅立叶变换相结合的方法,对工程案例的爆破震动近、中远区的实测原始信号进行小小波分解和重构,得到重构后各子频带的时间信号及频谱,在此基础上通过Matlab语言编写程序研究爆破地震波沿各分区信号的频谱及能量分布特征。指出:爆破震动各分区的主频从大到小排序为:近区>中区>远区;随着比例距离的增加,低频带能量所占信号总能量的比例升高,高频带能量所占比例下降;频率越低的频带信号,持续时间越长;除主频所在频带外,在0～2.441 5 Hz频段(比较接近建筑物的自振频率),爆破震动信号在水平方向占有不小的能量比例,故建筑物进行结构设计时考虑水平方向的抗震尤为重要。

爆破地震作用下结构的损伤及动力响应分析

针对建筑结构爆破地震响应研究中材料模型和结构模型过于简化的问题,采用已建立的岩石类材料的正交各向异性动力损伤本构模型,将其编制成动力有限元软件LS-DYNA的用户自定义子程序,模拟计算一个二层两跨典型砌体结构在不同爆破地震波作用下的动力响应,并分析了爆破地震波三要素对建筑结构的损伤及动力响应的影响,结果表明:地震波幅值的增加,可明显加剧结构的损伤,损伤可大幅增加结构应变响应;结构存在一个危险的频率段,并且这个频率段应在结构高阶振动模态对应的频率中;结构的损伤和动力响应还与震动波形有密切关系;当结构受迫震动阶段产生损伤时,爆破地震波持续时间对结构响应影响就很大。

钢筋混凝土结构爆破地震响应频谱及幅值变化规律分析

为探讨钢筋混凝土建筑结构的爆破地震效应特性,通过在隧道爆破开挖过程中下穿的多层钢筋混凝土建筑沿高度方向上布设测点,采集了大量的钢筋混凝土建筑的爆破地震响应信号。采用小波分析和快速傅里叶变换相结合的方法,研究各方向爆破地震波作用下钢筋混凝土建筑沿高度方向的结构响应频谱、能量分布特性及幅值变化规律。研究结果表明,爆破地震波作用下钢筋混凝土结构建筑物各层质点的速度响应信号频率较大且占有较大能量比例的优势频带较宽,集中在15Hz～600Hz;钢筋混凝土结构在垂向方向的速度响应信号频率要低于水平方向,在垂直方向的速度响应峰值高于水平方向,且比值一般随着楼层的升高有增大的趋势;垂向和水平方向的信号频谱特征和峰值速度响应随楼层变化无明显变化规律可循。

爆破震动非一致激励作用下建筑结构响应研究

爆破地震动与天然地震动相比,具有震动频率高、强度衰减快、震动持续时间短等特点,结构受到的爆破震动激励是非一致的,而目前对于结构在爆破震动非一致激励下的响应研究很少。为此,采用Lagrange插值,实现现场爆破测震数据的非一致激励加载,进而利用动力有限元软件LS-DYNA,模拟并分析一个四层普通砖混结构于不同激励方式(一致激励、多点激励、非一致激励)下结构响应的差异,分析了同一种激励方式下,爆破震动荷载信号震幅、主频的变化对结构响应的影响。此外,还研究了非一致激励条件下结构各层楼板震动的峰值速度之间的变化规律。研究结果表明:同样荷载同种激励方式下,墙体易首先发生破坏;较高频率震动荷载宜采用非一致激励;结构中各层楼板的峰值速度基本随着楼层的增加而增加。

大兴煤矿软岩巷道锚索带网支护技术应用研究

针对大兴煤矿3 208材料巷顶板岩石特征和煤层赋存条件,结合现代煤巷支护技术理论,提出了该巷道锚杆锚索挂网支护参数,并对其顶板离层、巷道收敛变形、锚杆(索)锚固力等日常巷道矿压与支护合理性进行了长期的监测。试用和监测结果表明,大兴煤矿较软弱顶板煤巷应用锚索带网支护技术是成功的、可行的。此外还对层理、节理和裂隙发育的破碎厚伪顶软弱围岩巷道的支护方式提出了建议。

水压爆破岩石的破坏特征

根据水介质特性和爆炸作用特点，得出水压爆破最佳不耦合系数为４．４，其粉碎区和裂隙区范围分别为炮孔半径的１．０１～１．８４倍和３．６～１４．５倍；讨论了水的水楔作用。指出水压爆破可增大孔距，丰富了水压爆破破碎理论。

岩体中爆破破坏分区研究

文章根据岩体爆破变形与破坏特征 ,利用松散介质力学、连续介质力学和空腔膨胀理论对爆破地震波效应研究中最基本、最重要的基础性工作——震源机制进行了研究 ,提出了确定破坏区发展的动力学计算模型 ,揭示了空腔壁在爆生气体的作用下不断膨胀的脉冲过程 ,给出了破坏区范围大小。数值分析计算实例结果表明 ,花岗岩中空腔区、破碎区、径向裂隙区半径分别为装药半径的 1 .4 8倍～ 1 .84倍、2 .5 4倍～ 4 .70倍和 2 1 .6 0倍～ 2 3.4 4倍 ,与传统概念上的分区大小一致。

基于小波包技术的爆破地震效应计算模型及安全判据研究

采用小波包分解和重构的方法,将复杂的实测爆破地震波速度信号转化为多个简谐波的叠加,将爆破速度荷载作用下结构的动态响应问题转化为一系列简谐荷载作用下的动态响应问题。通过提出速度因子的新概念并反映在爆破地震效应计算模型中,考虑了结构动态响应中瞬态响应的影响。同时爆破地震效应计算模型中又融入了归一化的能量比例,在考虑爆破荷载频率的影响时仅需考虑占有相当能量比例的优势频率的综合作用。然后,在该计算模型基础上提出了一个新的爆破地震效应安全判据。该判据能反映出爆破激励荷载作用下结构速度响应大小与结构特性、爆破荷载幅值、频率(包括多个优势频率)、持续时间及能量比例等参数的关系。最后结合实际工程案例,通过使用基于小波包技术的爆破地震效应计算模型与时程分析法,分别求解出速度响应幅值并将结果进行对比,验证了所建模型的可行性。

赣南宁都火斜麻岩体含离子吸附型稀土矿地质特征

宁都县火斜麻一带花岗岩风化壳中花岗岩离子吸附型稀土矿,其母岩主要为不同粒级似斑状黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩,属强过铝质高分异钾玄-高钾钙碱性花岗岩,稀土元素配分曲线型式向右倾斜“V”字型,富集Rb、Th、K等大离子不相容元素,亏损Ba、Sr、P、Ti、Nb、Ta等高场强元素。形成于伸展构造背景,与后碰撞花岗岩类似,源区为变泥质岩石,经岩浆自交代作用,热液蚀变等内生成矿作用形成易氧化分解的稀土矿物,再经表生风化、富集作用形成风化壳离子吸附型稀土矿床。

爆破荷载下围岩及支护锚杆动力响应特征模型试验研究

为了研究爆破荷载下围岩及支护锚杆动力响应特征,借助地下工程模型试验系统,开展了三维动态加载物理模型试验,采用电火花震源代替传统炸药,测试了爆破地震波在围岩中的传播规律和支护锚杆的动力响应特征。试验研究表明,电火花震源具有冲击荷载特性,能够很好地代替传统烈性炸药。爆破地震波的径向加速度峰值以及轴向和环向应变峰值沿洞室径向不是逐级递减,而是呈现正负交替波浪式衰减;加速度峰值沿洞室轴向基本上呈现非线性逐渐递减。加速度峰值受震源荷载幅值的影响较大,即震源荷载越大,同一测点加速度峰值越大。另外,测量了爆破荷载作用下支护锚杆的振动特性,发现对于加长锚固锚杆,自由段主要以受拉状态为主,锚固段拉压状态都存在。锚固段和自由段的最大拉应变大致相同,而锚固段的最大压应变远大于自由段,而且锚固段和自由段振动持续时间大致相同。对于全锚锚杆,锚杆既存在拉伸状态,又存在压缩状态,拉伸应变大于压缩应变。对于端锚锚杆,其受力状态主要以受拉状态为主,拉伸应变远大于压缩应变。研究结论不仅具有重要的理论意义,也能够为地下洞室支护设计提供可预见性指导。

高地应力下砂岩隧道围岩爆破振动响应研究

高地应力对隧道围岩的爆破振动响应具有一定影响。本文通过波动微分方程和分离变量法结合高地应力作用下砂岩类材料参数的变化规律求得适用于高地应力下的爆破地震波传播解析解,并通过实例分析,给出了隧道围岩中质点振动速度、加速度、应变参数随地应力大小变化规律,并借助物理模型试验装置对隧道围岩爆破振动响应随地应力的变化规律进行模型试验研究,最后将试验结果与解析解进行对比。由解析解的计算结果表明,相同围岩质点速度、加速度和应变峰值均随着地应力的增大而逐渐减小,且径向的速度、加速度和应变在低地应力阶段的衰减速率要大于高地应力阶段,随地应力的增加呈现出类似于负指数下降的趋势。在模型试验中,相比于震源附近围岩的振动响应,远离震源处地应力的变化对围岩爆破振动响应影响增大。模型试验测得的结果与解析解计算的结果相吻合。研究成果对地下隧道爆破设计和振动安全预测具有重要参考价值。