径向不耦合装药孔壁冲击压力特性

径向不耦合装药结构广泛应用于实际爆破工程中,为探究径向不耦合装药孔壁冲击压力的变化规律,基于冲击波理论,利用激波管模型对径向不耦合装药条件下孔内波系作用过程进行简化分析。研究了孔内爆炸冲击波在各介质面的冲击压力,获得了径向不耦合装药条件下孔壁初始冲击压力的计算表达式,模拟了径向不耦合装药时冲击波的作用过程。研究结果表明:径向空气层的存在极大削减了爆炸冲击波压力,孔壁峰值压力在不耦合系数1~2时发生指数型衰减,在不耦合系数大于2时,其衰减速度较缓慢。冲击波作用在孔壁处时存在多个波峰,且初始峰值压力最大,后续峰值压力随时间的延长逐渐减小;随着不耦合系数的增大,初始峰值压力逐渐减小且到达峰值压力的出现时间也逐渐延后;不耦合系数越大,多波峰特性越明显,不耦合系数较小时峰值压力较大,会对围岩产生较大的破坏。为减小对围岩的破坏且满足相应的爆破要求,应充分利用不耦合系数较大时的多波峰特性,根据岩石性质选择合理的径向装药系数。

隧道光面炮孔的围岩夹制力分布研究

为了优化光面爆破装药结构设计,采用LS-DYNA数值模拟软件对光爆孔周边的岩石夹制力进行模拟,分析了不同围压、不同掘进断面及不同炮孔长度对炮孔周边岩石夹制力的影响。研究结果表明:隧道掘进断面的大小对夹制力的影响较小,而围压对夹制力的影响较大,其随围压呈线性增大。不同孔深情况下,夹制力沿炮孔深度的分布趋势相同。在孔口段应力集中较小,此段的夹制力最小;在炮孔中部呈现平缓的增长趋势,在接近孔底处呈陡然上升的趋势,此段为夹制力最大段。以上研究结果为空气间隔装药结构的设计提供参考,有助于设计的精细化。

既有公路隧道受地铁盾构隧道下穿施工影响变形行为分析及安全控制指标确定

以厦门轨道交通4号线下穿厦(门)(南)安高速公路岩内隧道为工程依托,采用Midas GTS NX有限元分析软件构建了三维立体模型,模拟了地铁盾构隧道下穿既有公路隧道全过程,分析了下穿过程中既有公路隧道衬砌结构变形行为,探究了交叉角度、下穿深度等因素对其影响;结果表明:在地铁盾构隧道下穿过程中,既有公路隧道衬砌结构变形最大部位发生在两隧道交叉位置;随着交叉角度的增大,既有公路隧道衬砌结构变形范围不断缩小,变形量随之不断减小;随着下穿深度的减小,既有公路隧道衬砌结构变形范围不断增大,变形量随之不断增大;在上述研究基础上提出了既有隧道受新建隧道下穿施工影响的安全控制指标。

空气间隔装药孔壁初始冲击压力分析

为分析空气间隔装药时孔壁的初始冲击压力,引入Starfield迭加法,将柱状药包等效为有限个单元球形药包,考虑压力沿炮孔轴向的衰减及叠加作用,分析得到上部空气间隔装药及中部空气间隔装药条件下的孔壁初始冲击压力计算表达式。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立数值模型,对监测点进行应力监测;同时,浇筑混凝土模型,并借助高速多路动态应力测试系统测量炮孔周围爆炸应力场,将2种方式的监测结果与理论分析结果相比较。结果显示:上部空气间隔装药,装药段处压力达到最大,随着与装药段距离的增大,压力明显呈先急剧减小、后趋于稳定的趋势;中部空气间隔装药,压力最小值出现在空气柱约1/2处,整体呈两端大、中间小的下凹型分布特征。在2种装药结构下,空气柱中指定点初始冲击压力的理论值与模拟值相对误差均较小。上述结果充分表明:空气间隔装药孔内压力沿炮孔轴向呈不均匀分布,2种装药结构压力分布特征与理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的合理性。

基于LS-DYNA模拟的准直眼掏槽爆破技术研究

为了选出较好的爆破效果方案,有效提高巷道掘进速度,利用有限元分析软件对准直眼掏槽爆破技术进行数值模拟。通过控制药量多少和有无中心孔,对槽腔内和自由面上的有效应力比较得到:有中心孔和增大药量均可提高爆破有效应力;依据此装药结构和爆破工艺条件,炮孔中存在一个距孔底约1.25m高度的影响爆炸有效应力分布的高度阈值;两楔形孔连线上越靠近孔口连线中点,自由面上有效应力越来越小,与双孔爆破应力叠加理论模型分析给出的结论吻合。据炮孔底部有效应力等值线分布得到,准直眼掏槽更加适用于岩石硬度较大、炮孔深度较深的掏槽爆破。

中部空气间隔装药结构不耦合状态光面爆破效果研究

分析了5种中部空气间隔装药不耦合状态的光爆效果,运用ANSYS/LS-DYNA软件针对5种不同的不耦合系数分别建立了5种不同空气柱长度的数值模型,比较相邻周边孔1/2孔距及孔壁所选单元的有效应力时程曲线及有效应力峰值随不耦合系数变化的规律,结果表明,有效应力随轴向不耦合系数增大而减小。从减小炸药段附近单元有效应力以及保证空气柱中部裂缝贯通的角度出发,于本文模型的地质条件下较优的轴向不耦合系数为3.5～4.5。

基于不同空气间隔装药结构的爆破效果动力响应研究

研究了不同空气间隔装药结构对光面爆破效果的影响,利用ANSYS/LS-DYNA动力分析软件建立实体模型,对5种不同空气间隔装药结构进行数值模拟,并对应力云图及有效应力时程曲线比较分析。研究结果表明:数值计算结果和模拟结果基本吻合,下部装药结构孔口应力集中,基本不采用;短进尺掘进宜采用上部空气间隔装药;中等长度掘进宜采用中部空气间隔装药;在不拒爆条件下长进尺掘进宜采用分段空气间隔装药或小药卷直径装药。

基于ALE算法的隧道光面爆破空气间隔作用机理研究

以云南省某铁路隧道为工程背景,采用ALE算法对光面爆破空气间隔装药进行了数值模拟,为ALE算法在爆破工程领域,特别是地下隧道爆破工程领域方面的数值模拟提供了参考。同时,比较了传统连续装药条件下与空气间隔装药条件下不同时刻的最大主应力云图。结果表明,空气间隔层在光面爆破过程中可以降低炮孔壁上的初始应力、延长爆炸作用时间、增强爆炸应力波在孔心线上的导向作用、减弱爆炸应力对保护岩层的损伤效应作用。

爆炸荷载下露天矿高陡边坡动力响应分析

为研究矿山高陡边坡在爆炸荷载作用下的动力响应规律,采用LS-DYNA软件,对威斯特铜矿的采场边坡进行完全动力有限元计算。对比分析了数值模拟和现场实测环境下爆炸应力波的传播规律,两者结果相接近。同时,通过对各台阶爆破振动速度的统计分析可知,随着台阶高程的增加,在台阶坡顶、台阶边缘至台阶内侧坡脚的1/3至1/2距离处容易产生高程放大效应。另外,利用极限平衡法原理,结合数值模拟计算结果,计算了在炸药起爆后400ms内边坡的时程安全系数,直观描述了爆破动力荷载对边坡稳定性的影响。

基于边坡稳定性时程分析的露天台阶爆破延期时间的确定

露天台阶爆破合理延期时间的选取具有降低炸药单耗、减小爆破振动、增加岩石破碎范围、改善爆破质量及提高经济效益等优势。基于此,提出了基于边坡稳定性时程分析的露天台阶延期时间的确定方法并进行工程实例验证。

运用量纲分析方法探究振速衰减规律

针对研究现状中振速衰减公式形式不一,及其中的多数衰减公式都是基于假设水平距离和高程效应函数形式条件下的结果,指出运用量纲分析方法较为简便快捷并认为假设函数形式的做法并不合理。基于此,运用量纲分析方法得到同时考虑水平距离和高程效应的振速衰减的一般规律,对数值模拟数据分别进行水平距离对振速的影响分析、高程效应对振速的影响分析以及对两者综合效应的影响分析,并运用多元线性回归分析方法得到模拟原型——青海威斯特矿区振速衰减公式。结果表明,高程效应对振速的影响呈伪线性,水平距离和高程影响的函数形式均应采用幂函数型;拟合所得振速衰减公式基本能反映该模型的振速递减规律。

机器视觉测量技术在既有公路隧道拱顶沉降监测中的应用

基于机器视觉测量技术及移动通讯传输技术,可实现自动化监测。通过介绍机器视觉测量技术的原理并将机器视觉测量技术应用于既有公路隧道拱顶沉降监测中,取得了良好的应用效果。同时,分析了机器视觉测量技术在既有公路隧道中的应用较之于其他工程的难点问题。

“空孔效应”对光面爆破效果的影响分析

采用半理论半数值模拟的方法分析了"空孔效应"对光面爆破效果的影响。理论方面,分析比较了普通光面爆破和带空孔的光面爆破两种方式下岩石中的应力场。数值模拟方面,以云南省某铁路隧道为工程背景,建立了两种方式下的三维数值模型,并进行了炮孔周围应力云图分析及相邻炮孔孔心连线1/2处位置单元破坏情况判断。分析结果表明:"空孔效应"使得炮孔附近的应力增大,且切向拉应力的极大值出现在孔心连线方向,有利于该部分岩石的拉开、脱离和抛掷。另外,在"空孔效应"作用下的拉伸破坏范围要明显大于普通光面爆破的拉伸破坏范围,有利于平滑轮廓面的形成。

自动化综合监测技术在复杂施工环境运营高速公路隧道中的应用及分析

临近既有公路隧道施工会影响既有隧道的结构及运营安全,为保证正常施工,需进行监控量测作业,但传统的人工监测方法已无法满足工程实际需求,自动化监测应运而生并取得了较好的发展。该文论述了几种自动化监测技术方法的原理,并简要分析了各自的优、缺点,同时结合某复杂施工环境运营高速公路隧道,将自动化综合监测技术应用于工程实际,在数据预警时,及时采取了有效的预防措施,避免了危险的发生,保证了施工的安全开展,对今后类似工程隧道自动化监测具有重要的参考意义。

复式楔形+中心孔掏槽在隧道掘进中的试验研究

为解决班界隧道爆破效果差、循环进尺小、无法满足工期要求的问题,在原复式楔形掏槽方式的基础上增加中心孔,形成"复式楔形+中心孔"的掏槽方式,同时适当增加炮孔深度。经现场试验表明,炮孔利用率由83%提高至90.5%,循环进尺由3.33m提高至4.26m,炸药单耗由0.983降至0.889,爆破破碎岩块块度较小且更均匀,爆破效果和经济效益良好。

基于LS-DYNA台阶微差爆破最佳延期时间的降振控制

为探究不同延期时间对台阶爆破振动的影响,在总结分析国内外有关研究基础上,运用动力有限元软件LS-DYNA进行台阶微差爆破数值模拟.爆破模型采用双孔柱状耦合装药的0、17、25、42 ms四种不同延期时间起爆方式,模拟过程中在临近爆破台阶的下个台阶面上选取3个监测点,采集4种延期起爆合成速度时间曲线.通过观测曲线发现,当延期时间为25 ms时,合成速度峰值最小、降振最为明显;而坡脚处峰值速度最大,说明出现应力集中现象.同时实地进行单孔爆破测振实验,依据谷峰时速分布特征,对某实测简单振动波进行Gaussian多峰拟合,发现该振动波最小合成速度出现时间点为t=25 ms左右.

Surpac在公路隧道整体三维可视化建模中的应用

公路隧道三维可视化建模能在复杂的地质条件下清楚地反映出工程各部位之间的空间相互关系,使施工人员对项目工程有直观、形象、全面的感受,对公路隧道施工具有重要的意义。为此,提出将Surpac软件用于公路隧道的整体三维可视化建模中,并介绍了该软件在三维建模过程中的关键技术——空间插值理论。借助该软件,以福州市西岭互通铜盘路接线工程项目为例,对该项目的公路隧道整体地形进行了三维可视化建模,并据此对该模型、AutoCAD图形及卫星图进行了分析与比较。

基于流固耦合的光面爆破不同空气间隔装药分析比较

针对光面爆破应采用何种空气间隔装药方式为宜的问题,采用流固耦合分析算法,分别对顶部空气间隔装药、底部空气间隔装药、中部空气间隔装药以及分段空气间隔装药4种光面爆破空气间隔装药结构进行了数值模拟,并分析比较了4种不同空气间隔装药条件下的孔壁峰值应力、光爆压力破岩能力、爆破减振效果。4种装药结构的现场试验结果表明:分段空气间隔装药具有孔壁应力分布均匀、破岩能力较强、减振效果理想、实际爆破效果好等优点,值得在光面爆破中推广应用。