基于DIC的露天矿山微差爆破模型试验及数值模拟

随着电子雷管在露天矿山台阶爆破中的全面使用,微差爆破技术得到进一步发展,如何通过调整孔间延时提高炮孔之间相互作用力,成为矿山爆破技术的研究重点。基于混凝土模型模拟露天矿山微差爆破,建立高速摄影技术与数字图像相关(DIC)试验系统,基于全场微应变、高速摄影技术和数值模拟对不同孔间延时条件下的炮孔间裂纹发展过程进行了研究。结果表明:爆炸载荷下模型表面裂纹附近的应变持续时间约为3 ms,孔间延时为3 ms时下一个炮孔起爆能够提高炮孔之间的相互作用力;通过数值模拟展示了测点的压力分布特征,在孔间延时为3 ms时测点压力最大,验证了模型试验的准确性;利用MATLAB对数值模拟结果分析发现,孔间延时为3 ms时其破碎程度最佳,与模型试验结果具有较好的一致性;使用高速摄影技术结合DIC方法为研究炮孔之间的相互作用力及裂纹扩展提供了新思路。

铁路隧道爆破对临近特高压铁塔的振动影响研究

为研究隧道爆破开挖对临近既有特高压铁塔的影响,本文采用现场试验和数值模拟相结合的方法,对铁塔塔基的振动速度进行研究,并且详细讨论了爆心距与振动速度峰值的关系。通过数据拟合,得出本工程条件下隧道爆破质点的振动传播规律及衰减公式。结果表明:塔基的振动速度峰值随爆源与塔基距离的接近而增大,在爆心距为0 m时出现最大振速;竖直方向的振速普遍高于水平方向的振速;三座铁塔最大轴应力均出现在塔基处,最大轴应力随铁塔高度的增加而逐渐减小。数值模拟结果与现场试验结果相近,研究可为实际工程提供参考依据。

钢轨交流闪光焊液桥爆破演化行为

钢轨闪光焊接过程中焊件的加热、端面的保护、氧化物及污物的清除等都是由液桥的形成和爆破过程完成的.该文分析液桥在焊接过程中的演化行为,对于理解钢轨闪光焊接过程,深入研究焊接加热与保护机理有重要作用.通过特殊设计的钢轨接头和常规钢轨接头的闪光焊接试验,利用高速摄影采集钢轨交流闪光焊的液桥形成与爆破过程图像,并对图形进行计算与分析.结果表明,液桥的形成和爆破时间处于毫秒级范围,产生大量有利于端面保护和液桥爆破的高压金属蒸气,爆破后的高温金属射流速度超过90 m/s;液桥在形成长大过程中在钢轨端面上动态移动,影响钢轨端面均匀加热;液桥爆破并不是在液桥初始形成的位置;焊接过程中熔体会出现“二次爆破”现象;不仅动端钢轨的送进能够形成液桥,端面熔融金属层的震荡也有利于形成液桥.

爆炸冲击波和爆生气体的动态作用演化机制的实验与数值分析

在岩石爆破过程中,爆炸冲击波和爆生气体的波动机理尚不清楚。通过高速纹影系统和超压测试系统并结合AUTODYN数值模拟分析,对爆炸冲击波和爆生气体的波动机理开展研究。设计了不同炸药类型和装药结构下的5种药包,通过纹影照片直观地显示爆生产物的动态作用演化过程。对比分析5种情况下爆炸冲击波和爆生气体在流场中的波动变化,将数值模拟结果与纹影实验结果进行对比并反演了炸药内部爆轰波动过程。结果表明:爆炸冲击波与爆生气体一开始伴随扩展,并以起爆点为中心向外以球形传播。在传播过程中,爆炸冲击波与爆生气体逐渐分离,爆炸冲击波传播速度大于爆生气体的传播速度。在不同的装药结构情况下,爆炸冲击波和爆生气体的分离特征不同,分离的时间随药包外壳约束作用的增强而缩短。在不同的炸药类型情况下,爆炸冲击波和爆生气体的波动形态基本相同,但因炸药材料本身物理力学参数不同,所以爆炸冲击波和爆生气体传播过程中的速度和压力变化会有差异。当存在切口时,爆炸冲击波和爆生气体会优先从切口处向外传播,然后向其他方向进行绕流,切口方向的压力和速度都会变大,切口方向能量集中且管壁优先破坏,达到定向破坏的效果。数值模拟中爆炸冲击波和爆生气体的波动变化形态与纹影实验结果在形态上较为吻合。

二氧化碳静态爆破的边坡振动场地效应和能量分析

进行真三轴CO_(2)静态爆破压裂实验和现场测试,获得压力曲线、试样裂隙分布、现场振动曲线和岩体破坏特征,并通过分析压力曲线和裂缝扩展特征来研究致裂原理,同时还利用窗函数傅里叶变换提取振动特征,以评估破岩现场边坡的结构安全。研究结果表明:(1)CO_(2)静态爆破的峰值振动速度在8 m处衰减至满足建筑物保护要求,比传统的钻爆法更安全;(2)CO_(2)静态爆破引起的振动波形的主频高于钻爆法的,且随着距离的加长,振动能量的分布逐渐分散;(3)钻爆法的振动速度预测公式适用于CO_(2)静态爆破的,且带高程的预测公式更为准确。根据压力曲线、试样裂隙分布和现场岩体损伤,提出CO_(2)静态爆破的HIG破岩模型,为新技术的研究提供了基础框架。在实验中没有采集到温度数据,今后迫切需要对聚能剂的瞬时放热特性和温度对CO_(2)状态的影响进行研究。

立井井筒爆破安全评估及爆破参数优化研究

赵石畔煤矿为赵石畔煤电一体化配套煤矿,煤矿与电厂在同一工业广场布置,由于电厂先于煤矿建成投产,为防止煤矿井筒爆破开凿时产生的震动对周围建筑物及电厂设备产生影响,通过采取现场监测和理论分析相结合的方式得出与爆破地质等有关的介质参数为162,爆破地震波衰减指数为1.84,在此基础之上得到井筒在不同距离、不同药量情况下的振动速度,确定爆破设计参数的安全性,针对现有设计存在的问题和较大的富余系数对爆破参数进行优化,提升井筒爆破的科学性。

采矿爆破振动主频率在岩溶区衰减规律现场试验研究

为减小岩溶区采矿爆破施工中振动产生的地表塌陷灾害影响,文章根据岩溶区矿山爆破振动现场实测数据,采用傅里叶变换及回归分析方法,对比分析塌陷区与非塌陷区爆破振动主频率的衰减规律,以讨论岩土体性质、震中距及爆破药量对爆破振动主频率特性的影响。结果表明:岩土体性质对爆破振动主频率存在较大影响,表现为结构愈松散、孔隙度愈大、密实度愈小,其爆破振动主频率和振动能量衰减得愈快;同一次爆破中,在塌陷区外及塌陷回填区内,所获得的振动主频率随其震中距的增加而呈减小趋势,而在塌陷区内,并非严格衰减,出现波动现象,略有上升趋势;在塌陷区与非塌陷区,爆破振动主频率随着震中距和药量的增加而减小;在同一振动荷载作用下,爆破振动主频率在塌陷区的衰减速度明显大于非塌陷区,且爆破药量在塌陷区内对爆破振动主频率衰减速度的影响更大。

酒钢7#高炉探尺技术改造的研究与应用

高炉探尺是检测高炉料位的重要设备,是高炉布料作业的重要依据,探尺的可靠运行对高炉稳定运行有着重要意义。通过对酒钢炼铁厂7#高炉探尺控制系统、控制模式等技术改造,解决了探尺运行控制系统缺陷、工作状态单一等问题,使探尺的工作更加流畅、顺行。

邻近民房集中区隧道爆破施工技术应用研究

针对邻近民房集中区隧道钻爆法施工爆破对建筑物产生扰动的问题,研究从爆破参数和振动控制措施2个方面开展了隧道控制爆破技术分析,选取爆区7处民房进行监测,结合现场实际情况,确定民房安全允许振动速度为0.5 cm/s,预警值为安全允许振动速度的80%,以此计算出爆区与被保护物体距离和单响控制药量之间的关系。现场对邻近建筑物振动峰值振速、隧道洞内变形和地表沉降进行监测,结果表明:峰值振速监测中75%以上的数据小于0.5 cm/s,95%以上的数据小于1.0 cm/s,现场位移监测结果满足施工管理控制标准,最终验证了该爆破技术可最大程度地降低爆破对周围建(构)筑物的影响,隧道结构处于稳定状态。

紧邻既有建筑隧道爆破掘进减振控制技术

本文主要研究紧邻既有建筑隧道爆破掘进施工控制技术,重点探讨了减振措施的应用。首先介绍了减振措施的重要性,然后分别从降低循环进尺、隧道周边预切槽减振技术、预裂爆破减振技术、隔断桩隔震技术、大直径中空掏槽眼和微差起爆网路等方面详细阐述了减振措施的具体实施方法和效果。最后,通过实验验证了减振措施的有效性,并提出了未来研究方向。

大断面超浅埋偏压高速铁路隧道爆破振动效应及仿真分析

为研究大断面超浅埋偏压段隧道爆破施工所产生的地表振动效应,提高隧道爆破施工的安全性,结合某高速铁路隧道工程,利用Midas GTS软件仿真分析超浅埋偏压隧道在爆破荷载作用下的振动效应。结果表明:隧道爆破成洞区在16m范围内存在空洞效应,超出此范围该效应将消失;成洞区至离爆源6m的未开挖区范围内存在浅埋侧振速大于深埋侧振速现象;浅埋侧T_(2)方向峰值到达时间较深埋侧更快,而T_(1)方向相反;浅埋侧T_(2)方向速度初始峰值大于第二峰值,随着埋深的增加,初始峰值会小于第二峰值。

高速铁路钻爆法隧道关键工序要素分析及自动判识技术研究

目前高速铁路钻爆法隧道施工工序用时多以人工记录的方式统计,存在实时性不足、反馈不及时等现象。为提高钻爆法隧道施工关键工序的数字化程度、提高工程进度管理精度,本文采用因素分析法提取高速铁路钻爆法隧道施工关键工序的业务要素与数据要素,融合机器视觉技术、UWB定位技术和通信组网技术,创新提出高速铁路钻爆法隧道关键工序自动判识技术,并形成一套自动判识软硬件设备,为高速铁路钻爆法隧道关键工序用时数据自动化采集、关键工序用时分析和工程进度管理提供了必要的技术手段。

切缝药包爆破定向断裂机理及围岩损伤特性分析

依据弹性波动理论,结合冲击波在岩石或类岩石介质中的传播规律,建立了切缝药包爆破时切缝方向与非切缝方向的孔壁峰值应力、粉碎区和裂隙区范围之间的比例关系.利用AUTODYN软件建立了切缝药包爆破模型,在其切缝方向与非切缝方向各等间距设置5个测点,对测点处的应力峰值、爆破振动速度峰值以及峰值对应的时间进行了分析.而后基于淮南矿区顾北煤矿的巷道爆破试验,进行了普通药包、切缝药包以及不同周边孔间距的爆破试验,研究了切缝药包以及周边孔间距的大小对围岩损伤度的影响.结果表明,使用切缝药包爆破时,在其切缝方向会产生爆轰产物射流和应力集中,同时会减弱非切缝方向的应力峰值和爆破振动速度,延缓非切缝方向的能量传播速度,减弱非切缝方向的能量传播大小,从而达到定向断裂的目的;通过现场试验可以发现,使用切缝药包比使用普通药包爆破后,围岩的损伤度下降了30%以上;当使用切缝药包爆破时,随着周边孔间距的增大,爆后围岩损伤度呈下降趋势.

抛丸工艺对60Si2Mn热轧弹簧钢表面残余应力的影响

采用不同抛丸时间、抛丸电流的抛丸工艺对高速铁路扣件用弹条原材料(60Si2Mn热轧弹簧钢)进行抛丸,弹丸为粒径0.6~0.7 mm的S230铸钢丸,并通过X射线应力测定仪测量60Si2Mn热轧弹簧钢表面残余应力。结果表明:经不同抛丸工艺处理后,热轧弹簧钢表面残余应力均为压应力;在抛丸电流相同抛丸时间减小、抛丸时间相同抛丸电流减小两种情况下,残余应力场特征参数(最大残余应力、最大残余应力对应的深度和残余应力影响深度)和半高宽(层深相同时)均减小,抛丸效果变差;抛丸覆盖率100%、抛丸时间16 s、抛丸电流50 A时,残余应力场特征参数和半高宽最大,抛丸效果最好。

钢筋混凝土水塔垂直原地爆破拆除试验研究

为解决受限空间下高耸钢筋混凝土水塔爆破拆除难题,研发了高耸构筑物垂直原地爆破拆除技术。采用高速摄影观测、振动监测手段和数值仿真方法,对水塔垂直原地坍塌冲击破坏机理、垮塌运动过程和触地振动效应进行了全面分析。研究发现:高耸水塔垂直原地爆破拆除的坍塌过程近似自由落体运动,回归分析得到水塔向下塌落的加速度约为9.4 m/s^(2),略小于重力加速度;采用“分离式”有限元模型,可以近似还原水塔的塌落运动过程,并精确捕捉每段筒体的冲击碰撞时刻;159号混凝土材料模型,可以很好地模拟水塔筒体塌落冲击破坏过程;水塔筒体冲击破坏过程复杂,总体呈现多次冲击累积损伤破坏过程;振动主振频带主要集中在5~60 Hz,振动信号的高频部分衰减迅速,能量主要集中在低频部分,并且振动信号的总能量随着距离的增加而显著减小。试验表明:通过筒体分段依次垂直原地塌落触地,并同步开展顶部水箱水压爆破,不仅可以控制高耸水塔的塌落堆积范围,而且可以减小触地振动效应并控制爆破粉尘危害。

不同品位石墨矿岩冲击破坏模式与能耗特性研究

爆破作用下,不同品位石墨矿存在破碎块度离散大和能量利用低的难题。利用ϕ50 mm的SHPB试验装置开展了不同应变率作用下5种品位石墨矿岩试样的动态压缩试验,并结合高速摄影和微观结构来分析不同品位石墨矿岩的冲击破坏模式与能量耗散特性。研究表明:随着品位的增加,石墨矿岩试样的破坏模式从张拉破坏转变为张拉—剪切破坏;石墨矿岩的能耗特性具有很明显的应变率效应,入射能随着应变率增加呈指数增长,吸收能呈线性增长趋势;品位高低对能量吸收率也有较大影响,不同品位石墨矿的能量吸收率随着应变率的变化特征具有明显差异;石墨试样的平均破碎尺寸与吸收能存在较好的对应关系,石墨品位为18.97%时,其平均破碎尺寸最小。通过显微镜观察破碎试样的微观结构,发现石墨片状结构会在矿岩内部产生结构界面,降低矿岩强度。

高速铁路钻爆法隧道分序支护设计技术研究

为进一步提升隧道智能建造水平,加快施工进度,以量化设计为前提,全过程质量控制标准为基础,提出隧道支护分序技术。以宜兴高铁隧道智能建造试验段为对象,对不同围岩的分序支护设计方案、施工期的安全性、进度提升效果等进行研究,得出以下结论:1)在保证支护结构强度增长速度不低于围岩压力增长速度时,初期支护分序施工是可行的,可以保证施工安全。2)一序初期支护应充分发挥围岩的自承载作用,同时满足围岩压力增长和支护强度匹配要求,补强初期支护滞后距离在满足多工序作业循环所需施工设备排布空间要求的同时,尽可能缩短布置长度,以利于发挥初期支护的早承载功能。3)分序支护建立在量化设计和精细化施工基础上,因此需要严格控制隧道施工质量和支护时机。4)以宜兴铁路350km/h单洞双线隧道智能化工区试验段为例,Ⅲa衬砌A型分序、B型分序,Ⅳa衬砌C型分序方案对应的施工进度可分别提高46.5%、14.7%、9.36%。

单向围压下切槽爆破裂纹扩展规律研究

深部煤矿爆破是初始地应力场与爆炸荷载共同作用的结果,采用单向动-静组合加载试验平台和动态焦散线试验系统,在有机玻璃板上施加与炮孔切槽平行或垂直的单向围压作用,探究了初始应力场强度对爆生裂纹的扩展规律。结果表明:炮孔切槽能够有效控制初始应力场的分布范围,促进能量集中释放,提高定向爆破效果,同时爆炸动载荷与围压静载荷分别在炮孔近区和远区占主导作用;水平初始应力场增强了切槽尖端应力集中程度,促进了主裂纹的扩展,且随着应力场增强,促进效果越明显,同时抑制了次裂纹的产生;竖直初始应力场降低了切槽尖端的应力集中程度,抑制了裂纹扩展,并使裂纹扩展模式由Ⅰ型转变为Ⅰ-Ⅱ复合型,且随着应力场的增强,剪切断裂越明显,且裂纹沿最大主应力方向扩展。

高炉精准控料控温冶炼技术研究及应用(上篇)

针对高炉日常冶炼时原燃料条件、仪表风量、校正风量、理论料速、理论指标及冶炼参数、渣铁成分的预测预控、校核等相关联数据相互影响的复杂问题,研发了定量化、模块化、系统化精确控制高炉料速的冶炼方法,实现了高炉日常生产中对料速进行精准控制的目的,并具有操作方便、即时、全面的特点。

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.