装药位置对爆破破冰效果影响的数值分析

采用数值模拟的方法研究了炸药装药位置对水下冰凌爆破效果的影响。以黄河防凌破冰试验为基础,采用有限元软件LS-DYNA模拟了炸药在水下不同深度处的爆破破冰效果。模拟结果表明在深度大于4.5 m的水中,药包位于冰下约1.5 m处破冰效果较好;当水深较小时药包的最佳深度相应增加。通过对水压力变化分析,揭示装药深度和水深对爆破效果影响的物理机制。研究结果为防凌破冰设备的研制提供了理论依据。

层冰边界条件下多气泡破冰试验研究

为提高破冰船的破冰能力,探究气泡运动状态和特征参数对层冰的影响规律,在一定的气泡间距和气泡与层冰距离条件下,通过超高速摄像机研究在层冰下方布置单个气泡、水平布置2个气泡、垂直布置2个气泡的运动状态、半径变化及其破冰效果。研究结果表明:带孔层冰下方布置单个气泡时,气泡塌陷后形成冲击波,在层冰的上、下表面形成膨胀波和压缩波,导致层冰自上向下破裂;无孔层冰下方水平布置2个距离过近的气泡,相互融合后坍塌,形成斜射流后释放冲击波,传播到层冰的上、下表面,导致层冰自下向上破裂;带孔层冰下方水平布置2个距离较近的气泡时,气泡融合后坍塌,形成朝下的斜射流,射流碰撞后形成冲击波,导致层冰自下向上破裂;带孔层冰下方垂直布置2个距离较近的气泡时,气泡相互融合后收缩,形成向下的射流,射流碰撞产生水锤效应,产生冲击波传播到层冰表面产生反射波,导致层冰自下向上破裂。气泡与带孔层冰相互作用的破冰效果弱于无孔层冰。

高弹蓄盐沥青混合料破冰效果细观仿真研究

高弹蓄盐沥青混合料是一种同时具备良好去冰融雪特性和路用性能的新型功能性路面材料,由于采用橡胶颗粒替换部分细集料,使冰层与路表橡胶颗粒接触位置处的力学特性发生很大的改变,同时也使得高弹蓄盐沥青路面结构的整体变形性能显著提高,从而实现一定的自应力除冰功能。为了评价高弹蓄盐沥青路面的自应力除冰效果,明确橡胶颗粒作用的除冰机理,通过建立不同工况下路面结构细观二维平面有限元模型,对橡胶颗粒的破冰特性进行分析,并研究冰层厚度、温度、橡胶颗粒粒径及高弹蓄盐沥青层模量等参数对高弹蓄盐类沥青路面破冰效果的影响。仿真结果显示:橡胶颗粒在一定温度和一定冰层厚度条件下具备良好的自应力除冰效果,当温度低于-10℃或冰层厚度大于8 mm,橡胶颗粒将失去其自应力除冰能力。在保证高弹蓄盐沥青路面路用性能的前提下,适当增加橡胶颗粒的掺量或者选用较大粒径的橡胶颗粒,可以显著提高高弹蓄盐沥青路面的自应力除冰能力。

橡胶颗粒沥青混合料破冰效果试验研究

为了更好解决废弃轮胎的处理问题,同时提高路面除冰雪效果,采用等体积替换的方法利用废旧轮胎橡胶颗粒替代沥青混合料中的部分骨料制成橡胶颗粒沥青混合料,通过低温碾压试验,研究了不同橡胶颗粒掺量和不同轮碾时间对橡胶颗粒沥青混合料冰层破碎率的影响。试验结果表明:冰层破碎率可以表征不同橡胶颗粒掺量的沥青混合料破冰效果,且随着掺量增加破冰效果持续增加,同时冰层破碎率加权平均值与橡胶颗粒掺量有良好线性关系。

水中爆破破冰参数的优化试验

以内蒙古包头市黄河磴口段开河前冰盖为试验对象,采用2#岩石乳化炸药,集中药包型式,炸药量分别为8、10、12kg三种,在冰盖下部不同入水深度处进行水中爆破破冰。通过对试验点冰厚、药包入水深度和破冰效果的量测,得到了集中药包在相同药量下,药包入水深度与爆破破冰体积的关系。研究了相同重量的集中药包在不同入水深度条件下的破冰效果,得出了在炸药重量、药包入水深度等优化参数组合条件下,爆炸能量才能得到充分利用,爆破破冰效果达到最佳的结论。

冰凌下水中延长药包爆破破冰的试验研究

结合典型实例,阐述了冰凌危害,指出黄河凌汛是最大的无讯潜伏灾难,必须加强研究遏制冰凌危害的有效科学方法。本文推导了冰凌下延长药包爆破破冰的药量计算公式,并在黄河冰凌爆破中进行了试验研究,取得了理想的效果。证明了所推导的药量计算公式是科学合理的,所应用的施工工艺也是可行的。试验的结果对于今后黄河冰凌爆破的进一步研究,有重要的现实意义。

干湿复合橡胶粉改性沥青混合料性能及抑冻破冰试验研究

以干法改性工艺将橡胶粉颗粒掺入稳定型橡胶粉改性沥青混合料中,研究了橡胶粉颗粒掺量对稳定型胶粉改性沥青混合料性能及沥青路面抑冻破冰效果的影响。结果表明:随着橡胶粉颗粒掺量增加,改性沥青混合料的路用性能与抗疲劳性能呈先提高后降低,当橡胶粉颗粒掺量为3%时,干湿复合橡胶粉改性沥青混合料具有优良的高稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能;掺入橡胶粉颗粒能够快速恢复稳定型橡胶粉改性沥青路面在凝冰条件下的抗滑性能,抑冻破冰效果随橡胶粉颗粒掺量增加而增大;综合路用性能和抑冻破冰效果,橡胶粉颗粒的最佳掺量为3%。