Design of cavern blasting based on controllable parameters

After a thorough review of some controllable parameters,which included field investigations,cavern dimensions,explosive,rock strength etc.,cut,contour,lifters and stoping holes were introduced for blasting cavern of nucleus submarine.These design were conducted using a U.Langefors and B.Kihlstrom theory.

基于RHT本构的爆破硐库形状对邻近硐库的稳定性研究

为研究爆破硐库形状对邻近硐库稳定性的影响,以某矿场爆破扰动瓦斯综治巷为工程背景,使用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件建立三维有限元模型,采用RHT本构模型模拟岩石,基于流固耦合方法对不同断面形状的地下硐库爆破过程进行模拟,分析了不同开挖断面形状下爆破对邻近硐库围岩PPV、峰值动应力、最大位移的影响规律.结果表明:在同样的爆破条件下,圆形开挖断面的邻近硐库围岩的PPV、峰值动应力、最大位移均最小,说明在同样的爆破条件下,当爆破硐库断面形状为圆形时,其邻近硐库最稳定;当爆破硐库断面形状为矩形时,其邻近硐库最不稳定.研究结果对地下结构爆破作业方案优化设计及开挖断面形式的选取具有指导意义.

裂隙发育岩体水电工程地下洞室预裂爆破试验研究

硬梁包水电站地下厂房地质构造复杂,围岩裂隙发育,岩性杂乱,岩体具有“硬、碎、杂”特点,厂房开挖成型难度较大、预裂爆破效果差,为解决此问题,结合地下厂房第Ⅲ层中部拉槽施工预裂,开展了系统的爆破试验。初期试验中,预裂爆破线装药密度低于规范计算值近100 g/m的情况下,两侧边墙岩体在爆破后十分破碎,无法明显看到预裂孔的痕迹。开展的岩体声波测试和岩体完整性分析表明:厂房岩体全孔平均纵波速度为4.03 km/s,整体完整性差;岩体沿预裂孔轴向0~1.5 m、1.5~3.9 m、3.9~7.4 m深度的分段波速平均值分别为2.59 km/s、3.58 km/s、4.70 km/s,表现出在深度方向上的分段完整性差异。根据上述特点,在厂房开挖施工过程中,预裂爆破的平均单孔线装药密度取为0.123~0.284 kg/m,并针对不同深度选取不同的线装药密度,各分段采用小药卷均匀间隔装药,试验和应用效果良好,保证了壁面基本成型,半孔率显著提高。

穿越断层破碎带深埋洞室爆破开挖围岩破坏机理研究进展

我国西部大开发战略正进一步实施,西南高山峡谷地区正在或即将在密集展开一大批大型水电工程.然而受复杂地形条件限制,工程建设中将导流、引水、发电等水工建筑物布置在地下,这就涉及到具有埋深大、地应力高典型特征的地下洞室群开挖工程,并且相当一部分地下洞室群不可避免地穿越断层破碎带.本文总结了近年来工程师和学者重点关注的围岩变形破坏成因以及降低围岩变形破坏发生风险和保障深埋洞室施工安全的方法与技术.诸多研究从理论上阐明了爆破-瞬态卸荷力学作用过程,明确了爆炸应力波和地应力瞬态-卸荷应力波产生机理;从爆破-瞬态卸荷反复扰动激发应力波传播规律、应力波与含断层破碎带岩体的相互作用、含断层破碎带岩体强度特征等方面深入研究爆破-瞬态卸荷反复扰动下穿越断层破碎带深埋洞室变形破坏机理.并结合现场试验、数值模拟和室内试验的方法研究提出了爆破-瞬态卸荷扰动作用下围岩破坏预报及其控制措施.最后提出了关于爆破-瞬态卸荷扰动对含断层破碎带岩体复杂相互作用及控制技术的深入研究方向.

地下储备工程穹顶爆破开挖对邻近洞室的动力响应研究

【目的】探究地下洞室群爆破开挖过程中对邻近洞室安全稳定的影响。【方法】依托某地下储备工程,开展地下洞室群穹顶爆破开挖对邻近洞室的影响分析,研究不同埋深对邻近洞室动力响应影响。【结果】研究表明:支坑道爆破开挖工况相对于主坑道为上穿或下穿关系,位移响应与振速响应情况主要以竖向为主。主坑道的剪应力主要集中范围扩展到拱腰部位,最大剪应力出现在迎爆侧直墙中部附近,但仍处于主坑道围岩的抗拉强度范围内;穹顶外环爆破开挖时,对应内圆结构振速、位移响应均较大,拱顶、拱腰以水平为主,与穹顶外环接壤的拱脚位置则以竖向为主,最大拉应力和最大剪应力均出现在拱脚附近的围岩。【结论】工程中可在穹顶内圆、外环交界处设置型钢支撑,加强穹顶内圆结构的稳定性;在相同爆破条件下,且处于深埋状态时,埋深对邻近洞室振速响应几乎无影响。

压缩空气储能人工硐室储气库爆破开挖技术探讨

为支撑世界首例300 MW级压缩空气储能人工硐室储气库工程的安全建设,满足储气库围岩的损伤控制要求,对人工硐室储气库爆破施工中的掏槽孔区域位置、最大一段装药量和爆破临空面布置等参数设计展开分析,获得人工硐室储气库先导洞掏槽孔区域位置的基本布置方法,阐明多段位爆破装药量设计和延时设计的平衡原则,提出“一变二、二转四;二四同进、直至洞底”爆破开挖思路。通过联合应用上述3种方法,发现爆破开挖后硐壁围岩新产生的裂缝较少,表明爆破应力得到较好控制。

提高全断面洞室开挖半孔率

在TB水电站工程洞室开挖过程中轮廓的控制爆破施工技术应用可以提升开挖施工质量。但是在原有的钻爆施工中,爆破效果无法达到预期,半孔率比较低。因此,需要对工程开挖方案进行分析。通过研究全断面洞室爆破开挖方案,了解爆破施工中存在的不足,并从爆破理论研究出发分析半孔率大小对爆破效果的产生的影响,明确影响半孔率的因素。对起爆方式进行合理选择,调整爆破参数,提升半孔率,保证爆破效果。

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。

爆破开挖作用下HD工程地下洞室围岩动力响应特性研究

地下洞室爆破开挖有可能会对开挖洞室本身和邻近洞室产生不利影响,故有必要研究爆破作用下地下洞室围岩动力响应特性,以便于对地下洞室的开挖进行安全评价。结合HD工程地下洞室爆破开挖实例,对实测爆破振动数据进行分析,从中选取合适的数据对爆破荷载进行反演,并采用FLAC 3D数值计算软件对爆破开挖作用下地下洞室围岩动力响应进行模拟和研究。结果表明:爆破作用会对爆源近区有限范围内、有限时间段内的围岩应力及位移分布造成一定的影响,对爆源远区及邻近洞室的应力及位移分布总体规律影响并不显著;随着爆源距的增加,岩体振速峰值衰减明显,而当爆源距较大时,振速峰值衰减趋势相对平稳;相邻洞室岩体振速相对较小。

爆炸应力波在洞室围岩中的分布及洞库稳定性研究

文章采用模型试验和数值计算相结合的方法,对爆破应力波在下部已有洞库围岩内的传播及洞室的安全稳定性进行了研究,得到了爆炸波在洞室围岩体内的分布规律及拱顶的位移曲线。结果表明:压力峰值随着距爆点距离的增大而逐渐减小,通过爆心竖直测量线上的垂直压力峰值大于通过洞室形心水平线上对应位置处的压力峰值,水平测量线上测点的垂直压力峰值基本上大于水平压力峰值;正拱顶部位爆炸压力峰值小于衬砌材料的抗压强度,且拱顶没有产生不可恢复的永久位移,洞室是安全稳定的;交通隧道爆破施工时,应重点监测其下方洞室正拱顶及拱脚与侧墙顶部交接部位衬砌的动态反应。

中深部大型地下洞室高边墙爆破振动高程效应研究

为了研究地下洞室高边墙上质点爆破振动规律并指导地下洞室开挖,以白鹤滩水电站地下洞室群开挖为背景,在右岸主变洞内进行爆破振动试验,然后利用LS-DYNA三维动力有限元软件对开挖过程进行数值模拟,分析了地下洞室高边墙上质点爆破振动速度随高程变化规律。结果表明:当地下洞室边墙高度为16.8 m时,在距离爆源区约70 m范围内,高边墙上质点与墙脚处相比,振动速度存在不同程度的放大效应,且放大效应出现分区。当爆心距R<30 m,放大作用随高差增大先增后减;当爆心距R在30～70 m范围内且为某一定值时,放大作用随高差的增大而增大;当爆心距R>70 m时,高差对洞室边墙上质点的影响不再明显。另外,萨道夫斯基公式在地下洞室高边墙上仍然适用,但是利用萨道夫斯基公式预测质点振动速度时,应当将测线布置在相应预测点的同一高程上。

地下水封石洞储库爆破振动监测与分析

以烟台万华地下水封石洞液化石油气储库的爆破开挖为研究背景,对地下水封石洞储库爆破振动监测数据进行了分析。以经典的萨道夫斯基经验衰减公式为基础,通过总结前人的研究成果,引入高程差影响因子和高差影响系数,对经典的萨道夫斯基经验衰减公式进行修正,认为当爆源位于测点的正下方时,高差效应最大,当测点与爆源位于同一水平面时,高差效应消失。运用修正的萨道夫斯基经验公式对爆破振动监测数据进行回归分析,拟合精度较高,但是,能否将其作为存在高差效应时的质点振动速度的预测公式尚需更多的工程实践验证。

基于人工智能方法的地下洞室群爆破振动速度预测

特大断面地下洞库爆破开挖工程中涉及到众多的影响因素,为了较准确地预测出爆破振动速度,引入支持向量机理论,建立最小二成支持向量机爆破振动速度预测模型(LS-SVM模型),该模型利用结构风险最小化来提高求解问题的速度和精度。采用该模型对某地下水封LPG洞库工程进行爆破振动速度预测,并与传统的萨道夫斯基回归公式模型(萨氏模型)和模糊神经网络模型(FNN模型)进行对比分析。分析结果表明:LS-SVM模型、FNN模型与萨氏模型的全局均方根相对误差RMSRE分别为4.68%、14.42%与19.33%;LS-SVM模型有14组数据满足预测模型泛化能力误差阀值(6%)的要求,而FNN模型与萨氏模型均不满足要求。因此LS-SVM模型在爆破振动速度预测中的预测性能和泛化能力均优于FNN模型及萨氏模型,可为多因素影响下类似工程爆破振动速度预测提供借鉴经验。

基于变分模态分解的深埋洞室爆破开挖围岩振动特性分析

深埋洞室高地应力爆破开挖产生的围岩振动包含爆炸地震波和爆破开挖面上地应力快速释放诱发的地震波,二者在时域上没有明显的分界点,这给单独研究爆炸地震波和诱发地震波的振动特性及其围岩动力响应带来了很大的不便。首次采用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法对典型深埋洞室爆破开挖产生的爆炸地震波和诱发地震波进行了分离,并对其可靠性进行了验证,在此基础上基于实测数据分析研究了爆炸地震波和诱发地震波的频率特性及其质点峰值振动速度(PPV)衰减规律。研究结果表明,VMD方法因能自适应地确定所给信号的模态分解个数并匹配每种模态分量的最佳中心频率和有限带宽,可以有效实现深埋洞室爆破开挖爆炸地震波和诱发地震波的分离;诱发地震波的中心频率明显低于爆炸地震波的中心频率,诱发地震波的存在使得围岩振动低频成分显著增加;相比于爆炸地震波,诱发地震波随距离衰减较慢,是中远区围岩振动的主要成分。

地下洞室边墙爆破振动传播衰减规律研究

基于桃花嘴矿区地下洞室爆破振动现场试验的实测数据,发现了地下洞室爆破开挖诱发边墙质点峰值振动速度传播衰减的特点,即爆源近区和边墙中心区域具有更大的放大效应。建立了四边简支板的动力学模型,进一步结合量纲分析法,推导出考虑边墙四边约束的地下洞室爆破边墙质点峰值振动速度预测公式。将实测数据分别代入萨道夫斯基公式和推导公式进行线性回归运算,得到萨道夫斯基公式预测值和推导公式预测值的平均误差分别为30.7%和5.1%。结果表明,该公式能较准确地反映地下洞室爆破边墙质点峰值振动速度存在的放大效应,特别可以精确预测放大效应显著区域的爆破振动峰值速度,为更好地控制边墙爆破振动损伤提供了参考价值。

锚固硐室在爆炸波作用下的损伤机理

以连续介质力学与损伤力学为基础,建立岩石的拉压动态损伤本构模型,并将此模型嵌入非线性有限元程序LS-dyna中,对锚固硐室抗爆的拉压损伤问题进行模拟。模拟与模型实验结果基本一致,验证了其合理性与正确性。结果表明:锚杆对抗爆加固硐室具有积极作用,锚杆改变损伤发展方向和抑制裂纹的产生,使爆炸波无法穿过密集锚杆在硐室拱部形成损伤,并提高了硐室的抗拉强度。

利用磨细矿渣提高地下水封洞库喷射混凝土耐久性试验研究

地下水封洞室由于良好的性能成为广泛使用的储油设施之一,但其"渗而不漏"的特性决定了后期运行需进行排水和油水分离,渗透过大会使后期运行成本增加,对长期安全储油带来不利影响。基于水封洞室良好的围岩条件,利用S95级磨细矿渣在不降低喷射混凝土基本性能的前提下,提高喷射混凝土的抗渗透性,改善其长期耐久性,降低水封洞室的运行成本。通过矿渣掺量对喷射混凝土凝结时间和工作性能的影响研究,选择并优化基本喷射混凝土配合比,并研究了掺矿物掺合料喷射混凝土抗压强度、回弹率、黏结强度和抗渗透性能,研究结果表明:①矿渣虽一定程度延迟了喷射混凝土的凝结时间,但对其回弹率和黏结强度无不良影响;②利用矿渣可改善混凝土工作性能,可进一步降低喷射混凝土水灰比,使喷射混凝土获得良好的后期性能;③掺矿渣喷射混凝土良好的早期自密实性能和后期二次水化特性,使喷射混凝土的抗渗透性能提高。

水电工程爆破振动安全判据及应用中的几个关键问题

综合分析岩石高边坡和地下洞室围岩的爆破振动破坏机制、动力稳定性评价方法及爆破振动对新浇混凝土影响等方面的研究现状与进展,介绍国内水电行业采用的有关岩石高边坡、地下洞室围岩、基岩以及新浇混凝土的主要爆破振动安全判据及爆破速度允许标准,并与矿山领域的相关标准进行对比。指出以往爆破振动破坏机制研究中存在的问题和现有爆破安全判据的不足,如未区分爆破地震波作用下岩体中的波传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机制,爆破振动安全判据未考虑振动频率和持续时间的影响。最后提出今后在爆破振动破坏机制研究,体现幅值、频率和持续时间综合影响的爆破振动安全判据确定,考虑温度应力的新浇混凝土爆破振动安全允许标准制定等方面的努力方向。

城市大跨、浅埋地下洞室控制爆破技术

某市于山溜冰场工程位于市中心于山下 ,属大跨、浅埋地下洞室 ,该工程位于闹市区 ,具有周围环境复杂、技术要求高、施工难度大的特点。为此 ,在钻爆施工过程中 ,必须采用控制爆破技术 ,一方面要尽量减少爆破振动对周围建筑物及文物的影响 ,另一方面又要控制飞石距离 ,并尽量降低爆破噪音 ,使之不影响附近居民的正常工作和生活 ,本文重点阐述了控制爆破技术在于山溜冰场工程中的应用。

地下水封石洞油库开挖爆破网络管理信息系统设计

本文在地下水封洞库爆破施工技术规程的基础上,提出了基于分布式数据库技术和无线传感器网络技术的地下水封洞库爆破施工信息化解决方案,即建立一套分布式数据库为数据存储方式,采用无线网络作为数据传输和共享平台的地下洞库爆破开挖管理信息系统,实现爆破设计、爆破器材、爆破作业、爆破控制、爆破监测、爆破评价的信息管理和共享。研究所得成果可供类似开挖爆破工程提供参考。