数码电子雷管逐孔起爆下质点峰值振速预测研究

针对电子雷管起爆技术采用传统经验公式预测质点峰值振速精度较低的问题,本文根据电子雷管爆破施工的特点,将其按炮孔类型的不同进行分类,提出了一种分段式的质点峰值振速预测方法,并结合金属矿山巷道爆破进行了试验。结果表明:传统萨道夫斯基经验公式不适用于数码电子雷管爆破的质点峰值振速预测;按照延期时间将炮孔分类后,其质点峰值振速可利用萨道夫斯基经验公式进行预测,选取比例距离药量下各类型炮孔的预测值最大的部分,基于此组成拟合曲线,此组合式曲线具有较好的拟合效果。

基于SSA-BP的爆破振动峰值速度预测研究

为了精准预测爆破振动峰值速度(PPV),有效降低爆破振动的危害,以星光一号露天矿山爆破工程为依托,选取爆心距、堵塞长度、最小抵抗线、炸药单耗、最大单孔装药量、总延期时间、最大单响药量等7个影响因素作为输入变量,采用灰色关联分析法评估各因素与PPV之间的相关性,构建麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络的爆破峰值振速预测模型,对三向峰值振动速度进行预测,并与BP神经网络模型预测结果进行对比分析,得到SSA-BP神经网络模型预测结果的平均误差分别为6.08%、7.34%、1.91%,BP神经网络模型预测结果的平均误差分别为22.19%、54.01%、25.29%。研究结果表明:SSA-BP神经网络模型全面考虑了多种爆破设计参数对振动峰值速度的影响;麻雀搜索优化算法有效解决了传统BP神经网络模型容易陷入局部最优的问题,预测结果更精确,与振速监测值吻合度更高、误差更小;并且极大地缩短了样本数据的学习训练时间,加快BP神经网络预测模型的收敛速度,可为类似露天爆破工程质点峰值振速的预测提供借鉴。

地铁隧道爆破施工影响的邻近居民楼质点峰值振速研究

地铁隧道爆破施工时严重威胁邻近居民楼的结构安全,因此研究邻近居民楼爆破峰值振速是非常必要的。文章基于群孔荷载简化模型、柱面波理论及传统的应力波衰减理论,在考虑高程效应影响下推导质点峰值振速公式。依托乌鲁木齐地铁一号线工程,对一邻近六层居民楼的爆破施工响应进行监测,并将实测质点峰值振速、提出的修正公式预测振速和传统萨道夫公式预测的振速进行对比分析。研究结果表明:采用修正公式预测的质点峰值振速与现场实测值的分布规律一致,呈现出随着高程增大而逐渐增大的趋势;而且现场实测值与修正公式预测值相对误差较小,表明考虑高程因子的修正公式是可行的。

临近燃气管道的爆破质点峰值振速预测

为研究南宁市某水利枢纽疏浚爆破对临近燃气管道产生爆破振动的衰减规律及其影响,采用爆破振动测试仪对爆破荷载下燃气管道的振动峰值速度进行监测。根据实测数据,利用线性回归与非线性回归方法进行分析。结果表明:运用回归分析得到的预测模型拟合精度较高,且非线性回归分析的预测模型比线性回归分析的预测模型精度高。非线性回归分析模型的相对误差为5.44%,线性回归分析模型的相对误差为6.38%。

白鹤滩水电站坝肩边坡开挖爆破振动概率分布研究

为科学准确判定岩石高边坡开挖爆破振动的概率分布形式,为岩石高边坡爆破振动幅值和频率的不确定性预测提供科学理论基础,以白鹤滩水电站右岸坝肩岩石高边坡开挖工程为研究背景,对典型开挖程序和爆破方案下的岩石高边坡爆破振动幅值和主频实测数据进行了概率统计分析,研究了岩石高边坡开挖爆破振动幅值和主频的概率分布及其主要特征。研究结果表明:正态分布和Gamma分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速概率分布的拟合效果均较好,岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速的概率分布较好地服从正态或Gamma分布;Gamma分布模型相较于正态分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频的概率分布存在明显拟合优势,岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频概率分布较好地服从Gamma分布。岩石高边坡预裂爆破质点峰值振速和视主频的平均值大于对应主爆破质点峰值振速和视主频的平均值,预裂爆破质点峰值振速和视主频下四分位~上四分位量值范围分别为5.4~11.6 cm/s和36.7~97.6 Hz,主爆破质点峰值振速和视主频下四分位~上四分位量值范围分别为3.8~8.9 cm/s和26.7~97.6 Hz。研究结果显示,经常采用的正态分布并不一定是岩石高边坡开挖爆破振动幅值或主频的最佳概率分布形式,其他典型岩石高边坡工程爆破振动幅值和主频的概率分布有待进一步研究。

基于支持向量机回归爆破振动速度预测分析

运用支持向量机回归(SVMR)预测理论,对爆破振动质点振动速度进行预测,并与实测数据进行对比分析。通过与RBF神经网络、传统预测方法进行对比分析,运用支持向量机回归理论预测方法能较好地预测爆破振动速度,对研究爆破振动特征及灾害控制具有一定意义。

并行近接隧道中减振孔的爆破振动控制效果研究

新建隧道爆破作业对邻近既有隧道影响显著,鉴于减振孔的泛用性,常选其作为减振手段,但在近接隧道中的降振效果亟待探明。建立了能够表征各减振孔参数效应的爆破动力学模型,并与现场监测数据对比验证了模型的正确性。进而探究了减振孔参数对减振率的影响规律,提出描述减振率与减振孔参数间的关系式,论证了近接隧道爆破中减振孔的爆破振动控制效果。结果表明:(1)分别布设减振孔1~3排,平均减振率从40.58%增至71.99%;(2)分别布设减振孔距爆源距离0.75 m~1.5 m,平均减振率从53.93%降至40.21%,改变上述参数对减振效益影响明显;(3)建立了减振孔参数与减振率的拟合关系式,揭示了减振孔参数对爆破振动影响显著程度;(4)揭示了减振孔对近接隧道爆破振动的影响规律,距爆破临空面5 m以内振速高、衰减快,减振孔减振效益好,单排减振孔对中心断面各部位的减振率达到26%~38%。

傍山隧洞爆破开挖的坡面振动特性分析

为研究傍山隧洞爆破开挖对邻近边坡的振动影响,采用有限元数值模拟手段,建立了简化"隧洞-边坡"模型,分析了爆破过程应力波的传播规律及位移的变化规律,查明了边坡表面不同位置处的质点振速峰值的分布规律,通过反映高程效应的爆破振动公式,分析了边坡在水平方向和垂直方向的高程放大效应,并对不同影响因素下边坡的振动效应进行了敏感性分析。结果表明:随着围岩级别的降低,坡面最大振速峰值逐渐增大;随着隧洞断面尺寸的增加,坡面最大振速峰值逐渐增大;隧洞位置对坡面振速峰值有所影响,综合考虑水平和竖直方向的距离与振速拟合比仅采用爆心直线距离与振速拟合效果要好。

地铁隧道爆破振动对地面的影响规律研究

为控制地铁爆破开挖引起的振动对地表建筑物的影响,需要探明爆破振动传播至地表过程中的衰减规律。通过中深孔爆破法进行现场试验,试验孔装药量对应实际工程中单段药量,模拟大连地铁1号线隧道爆破掘进作业,采用钻孔监测与地表监测相结合的方法,分别在地表和地表以下1.5 m,7.5 m和15 m深的孔内安置监测点,监测爆破振动在不同深度的质点振速。同时,利用FLAC3D软件对现场试验中各观测点质点振速峰值进行数值计算,分别采集试验与数值模拟的质点振速峰值,并通过萨道夫斯基经验公式进行回归分析。结果表明:地下爆破振速的监测结果较地表小,振速峰值约为地面的50%~64%;对比萨道夫斯基公式反算的振速与数值模拟计算结果,数值模拟得到的质点振速与实测结果更接近,可以通过数值模拟结果对萨道夫斯基公式进行修正以提高预测精度。

道路下浅埋隧道爆破施工振动影响的试验研究

为了保证新建隧道下穿既有G316道路施工中的安全性,采用现场监测的方法对隧道爆破掘进产生的振动进行实时监测,并根据采集的爆破数据回归分析,确定了修正的多孔爆破质点峰值振速计算公式中的相关参数k和α。研究结果表明:采用修正公式计算的质点峰值振速与现场监测结果最小误差为1.92%,最大误差为25.34%,平均相对误差为13.88%,说明修正的多孔爆破质点峰值振速计算公式是可行的。

预留核心土法爆破开挖下隧道初期支护动力响应特性

初期支护是隧道施工阶段的主要承力结构,爆破施工动力扰动下初期支护的响应规律及安全控制对确保隧道安全快速施工有着重要意义。为研究预留核心土法爆破开挖影响下软岩隧道初期支护的动力响应特征及其安全控制,以林场隧道爆破施工为工程背景,依据隧道初期支护现场爆破振动监测结果,利用ANSYS/LSDYNA建立三维有限元数值计算模型,结合预留核心土法爆破作业特点,研究了两个不同距离爆源同时作用下隧道初期支护的应力分布特征,利用萨道夫斯基经验公式获得了预留核心土法爆破振动传播衰减规律,提出了以应力为控制标准的两侧下台阶同时起爆条件下隧道初期支护的爆破振动速度安全判据。结果表明:不同于全断面法和台阶法爆破,预留核心土法两侧下台阶同时起爆时,最大振动速度出现于隧道初期支护拱脚处,而非隧道底板或拱顶;仰拱未回填区域的存在显著影响爆破应力波传播路径,相较于右侧拱脚,隧道初期支护左侧拱脚处的振动速度更大,且随距离增加而衰减的更明显;初期支护结构稳定性受拉应力控制,最大拉应力及剪应力出现于隧道左侧拱脚处,最大拉应力为7.544 MPa,最大的剪应力为2.78 MPa,均超过规范允许值;根据建立的应力-振速线性关系,提出基于极限强度的隧道初期支护爆破振动安全判据;在林场隧道爆破条件下初期支护的爆破振速安全阈值为10 cm/s。研究成果为隧道爆破施工设计以及安全控制提供理论研究基础。

关林子隧道下穿既有道路爆破振动影响

在下穿既有道路的新建隧道爆破施工中,爆破振动极易引起上部路面结构的损伤和破坏.以宝汉高速新建下穿316国道的关林子隧道为例,采用有限元法模拟路面关键点峰值振速、路面应力以及路面位移,并结合现场爆破振动与振速监测结果,对比分析爆破振动对既有道路的影响.主要研究结论如下:10个关键点爆破峰值振速均发生在掏槽眼爆破时,既有道路的应力以及路面位移均较小,不足以引起既有道路的破坏;根据数值模拟和现场测试结果,下穿段地表质点振速的合速度峰值不超过0.035 m/s时可保证既有道路安全.

爆破振动对临近建筑物安全影响研究

为了研究某露天矿采场爆破作业对附近选厂内建筑安全性的影响,采用爆破振动监测系统在选厂内对两次不同最大单孔药量下的爆破作业进行监测。基于希尔伯特-黄变换(HHT)分析法,对两种情况下监测产生的振动信号数据进行分析研究,结果表明:两种情况下爆破振动信号的优势能量频带都在0~10 Hz,且随着最大单孔药量的增加,振动频率有往低频集中以及瞬时输入能量增大的趋势;结合《爆破安全规程》(GB6722—2014)中对于工业建筑安全允许标准,确定该选厂建筑最大安全允许振速为2.5 cm/s。

爆破振动对残留岩体的影响及控制

通过对白水峪水电站坝区爆破振动试验数据的回归分析，获得了施工爆破处的振动衰减规律，给出了在爆破施工期间，爆区附近的残留岩体稳定所能使用的最大药量。爆破产生的岩石质点振动为随机振动过程，其能量集中在２５ ～３０ Ｈｚ 频率范围内，比天然地震波主频高得多，爆破产生的振动不会引起基岩的共振。残留岩体的临界振动速度直接关系到残留岩体的稳定性。根据试验实测地点宏观调查结果及相关规范，将残留岩体的临界质点振动速度控制在３ ．５ ｃｍ／ｓ 以下，就能保证残留岩体的稳定性。

基于枕头坝二级水电站混凝土导墙爆破拆除的邻近建(构)筑物动态响应数值模拟研究

基于枕头坝二级水电站临时混凝土导墙爆破拆除工程,开展了混凝土构筑物爆破拆除时邻近建(构)筑物动态响应研究。采用ANSYS-LSDYNA有限元软件和等效爆破荷载法对混凝土导墙多孔爆破拆除进行模拟,分别监测单侧混凝土导墙爆破拆除和两侧混凝土导墙同时爆破拆除邻近区域内硅厂构筑物、砖房、电厂地表和公路表面的动态响应特征。研究发现:构筑物位置处的质点峰值振速大小主要与爆心距有关,质点峰值振速随爆心距增大而减小;爆破地震波传播路径上的阻碍影响远端构筑物表面的质点峰值振速。

白鹤滩坝址柱状节理玄武岩爆破损伤质点峰值振速安全阈值研究

白鹤滩水电站坝址处柱状节理玄武岩分布广泛,节理裂隙发育,爆破损伤控制是白鹤滩坝基开挖中的技术难题之一。结合白鹤滩水电站坝基保护层开挖,开展水平预裂爆破、水平光面爆破和竖直孔复合消能爆破条件下的现场爆破试验,基于不同爆破方式下爆前爆后岩体声波速度的对比检测数据以及坝基岩体钻孔内预埋速度传感器的振动测试结果,建立坝基岩体损伤程度与质点峰值振速的对应关系,提出与声波速度降低率相关的质点峰值振速安全阈值。现场试验结果表明:质点峰值振速安全阈值是岩体的固有性质,不受爆破方式和爆破参数的影响;在声波速度降低率为5%,10%和15%的条件下,对应的柱状节理玄武岩爆破损伤质点峰值振速安全阈值可大致确定为50,65和90 cm/s。

孔内起爆位置对爆破振动场分布的影响作用规律

岩石钻孔爆破中,孔内起爆位置决定炸药爆轰波的传播方向,进而影响爆破振动场的分布。通过分析柱状药包爆轰产物和爆炸能量的分配及其爆炸应力场的分布,揭示了起爆位置的影响作用机理;基于Heelan短柱解延长药包叠加计算模型,比较分析了不同起爆位置下爆破振动场的分布规律,并结合现场实验,验证了起爆位置对爆破振动场分布的调节作用效果。结果表明:起爆位置的影响作用机理在于柱状药包爆炸能量的轴向不均匀分配和爆破振动场叠加的相位延迟效应;孔内起爆位置对爆破振动场的分布起调节作用,爆破振动沿爆轰波传播正向叠加增强,且爆破振动场分布的不均匀性受药包长度和炸药爆轰速度的调控;对于常见的几种起爆方式,现场实验统计结果显示,底部起爆时地表爆破振动峰值最大,中部起爆次之,上部起爆最小,且爆破振动差异性随炮孔深度的增加而增大,但振动差异会随距离逐渐消减。

水下钻孔爆破振动对在建码头及周边建筑的影响分析

近年来,公司承接的工程多涉及炸礁工程,本文结合青岛港前湾港区泛亚码头疏浚工程炸礁施工实施过程中的现场监测资料,对水下钻孔爆破产生的振动进行分析,确定安全药量,为类似工程提供借鉴。

浅埋区间隧道爆破振动对邻近建筑物的影响分析

在隧道爆破开挖施工过程中,邻近建/构筑物受爆破地震波作用会产生动力响应,使其产生变形开裂甚至破坏,影响结构物的正常安全使用。文章以重庆轨道交通十号线中央公园站-中央公园西站区间隧道为依托工程,利用数值模拟的方法,对回填土浅埋区间隧道分别在0.5 m和1 m开挖进尺时,中央公园框架桥桩基和隧道初期支护受爆破振动的响应规律进行研究。通过对计算结果进行分析,并与实际工程相结合,最终建议开挖循环进尺采用0.5 m,以确保邻近建筑物的安全。

爆破载荷作用下高地应力巷道PPV衰减规律研究

为研究深部高地应力条件下巷道围岩质点峰值振速(Peak particle velocity, PPV)衰减规律,以淮南潘三矿超前卸压预裂爆破扰动瓦斯综治巷为工程背景,使用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对不同地应力下巷道围岩的PPV衰减规律进行研究。使用理论分析与数值模拟相结合的方法,从动应力、振动能量的角度对地应力与PPV之间的关系做出了解释。结果表明:随着爆心距增大,PPV整体上呈指数型衰减;在相同爆心距下,地应力越大,PPV越小且衰减速度越慢;随着爆心距增大,地应力对PPV抑制作用减弱;由于爆炸应力波的反射叠加效应,巷道迎爆侧围岩PPV衰减曲线出现反复波动,在自由面处获得最大峰值;迎爆侧围岩仍然遵循地应力越大PPV越小的规律。研究结果对深部高地应力爆破作业方案优化设计及深井爆破振动安全判据、构筑物动力响应特征的研究具有指导意义。