球缺型EFP毁伤混凝土墙试验与数值仿真研究

为深入研究混凝土类目标在聚能装药作用下的侵彻效应和毁伤机理,设计一种大口径Φ120 mm球缺型EFP聚能装药,开展不同炸高下毁伤大尺寸混凝土墙试验。基于修正参数的RHT模型进行数值仿真,仿真结果与试验数据的最大相对误差为9.8%,表明RHT模型的修正效果较好,数值模型可靠。在此基础上,分析炸高对毁伤效果的影响,并对EFP侵彻体与爆炸冲击波的联合毁伤元特性进行研究。结果表明:所设计的EFP聚能装药毁伤混凝土墙时,能够形成具有较大直径和深度的漏斗坑;炸高为20~60 cm时,随着炸高的增大,漏斗坑直径逐渐减小,漏斗坑深度呈先减小再增大再减小,并逐渐稳定的趋势;炸高为20 cm(1.67倍装药直径)时,能够获得直径和深度都较大的漏斗坑,此时漏斗坑直径为6.83倍装药直径,漏斗坑深度为2.30倍装药直径;EFP侵彻对漏斗坑的形成起主导作用,在一定炸高范围内,爆炸冲击波对漏斗坑直径有增大作用,其与EFP侵彻体的耦合能够在一定程度上提高漏斗坑深度。

富水深厚砂卵石地层深基坑降水引起的地层沉降预测

以洛阳轨道交通车站深基坑降水为背景,利用降水施工实测数据对数值计算模型采用的边界条件进行修正,同时计算出敞开式条件下不同降水深度和不同含水层厚度的降水漏斗曲线,并进行数值拟合。将拟合函数引入土体压密计算公式,预测因降水引起的坑外地层沉降。通过实测数据对预测方法进行了验证,结果表明:预测结果与实测结果分布趋势一致,预测值较最大实测值平均偏大12.1%。该方法可以用于预测富水深厚砂卵石地层深基坑降水引起的地层沉降。

大型抛掷爆破中的重力影响

通过对抛掷爆破中漏斗坑形成的机理进行分析,确定了重力和岩土介质粘结力在抛掷爆破过程中的作用。基于对抛掷爆破相似理论量纲关系式的分析,提出了重力为决定性作用情况下的抛掷爆破量纲关系式,并进行了模拟试验。比较了模拟试验、原型大型TNT试验和核抛掷爆破试验的结果,表明了重力作用在大型爆破时,特别是在软弱岩层、漏斗坑形成过程中的决定性作用,并在此基础上介绍了基于几何相似原则下Боресков公式的修正公式及其在大型爆破中的应用。

露天矿坑隔水层重构及泥岩-地聚合物损伤渗透特性

露天矿水资源保护与恢复是煤炭露天开采面临的重大环境问题,是制约露天煤矿大规模发展的重要因素。露天开采形成漏斗效应,对周边地下水资源破坏严重且难以恢复,根本原因是煤层以上隔水层被爆破剥离,隔水层缺失;内排物料结构松散,渗透系数大,达不到隔水、阻水的效果。目前针对恢复与保持露天矿水资源问题,鲜有系统研究及有效措施。因此研究团队提出,以泥岩-地聚合物材料构建露天矿内排土场重构隔水层,将露天矿山及周边工业固体废弃物纳入隔水层原材料选材范畴,在实现构建隔水层的同时,消耗大量工业废渣,形成以露天矿山为中心的工业生态圈。低渗透率是隔水层材料基本特征,其数值应在10^-15 m^2以内。重点考察了材料损伤渗透特性。以地聚物缩聚反应为理论基础,采用泥岩、矿渣、赤泥作为碱激发粉体材料,采用标准砂作为细骨料材料,水玻璃为激发剂,制备得到标准(φ50 mm×100 mm)泥岩-地聚合物试样。定义了一维应力条件下,以单轴加载水平为指标的损伤变量,通过渗透试验分析了不同损伤程度条件下材料渗透特性。结果表明,低损伤(当σ/σc<0.3时)情况下,材料并未出现贯通裂纹,导致渗透介质未能穿过材料,所以未能采集到数据;随损伤的增大(当σ/σc≥0.3时),试样的原始空隙与微裂纹迅速扩展、贯通,应力卸载后贯通裂纹不闭合,导致渗透率的急剧增大,且数量级介于10^-16~10^-15 m^2。通过线性与指数2种形式拟合试验结果,确定了本试验条件下损伤变量指数n=6,损伤变量Dσ与渗透率k呈典型非线性关系。泥岩地聚合物材料,在无损伤至破坏全过程中,其损伤-渗透性能满足构建重构隔水层对渗透率要求。为实现永久隔水目的,应当关注其长期渗透性能,以及在地下水环境中是否释放重金属离子等污染性物质,研究团队将针对以上方面内容继续开展研究。

基于漏斗坑体积的钻地弹爆炸效应分析

为研究钻地弹在掩体中一定深度爆炸对超深层硬目标的破坏作用,考虑到动能侵彻弹弹壁较厚以及弹体通常采用高强度材料的特点,在引入β因子——用于表示弹体破碎和飞散的能量占装药爆炸产生总能量的比例的基础上,建立了爆炸形成的漏斗坑体积数学模型,并详细分析了装药量与爆炸位置对体积的影响,而后通过实例分析得到了体积最大时钻地弹的侵彻深度。

基于抛掷爆破的爆破作业能力计算与分析

爆破是利用炸药的爆炸能量破坏物体和实施工程作业的一门技术,爆破因其爆炸后对土石产生的破坏程度的不同分为抛掷爆破、松散爆破和压缩爆破。提出了基于鲍列斯阔夫公式的抛掷爆破作业能力计算方法。结果表明,该方法能辅助工程人员对不同爆破作业的装药量及各种参数进行有效预估。

富水砂层盾构始发遇困地段降水技术研究

研究目的:针对江苏淮安富水砂层地铁盾构始发遇困地段降水技术难题,需对现行规程中的基坑涌水量计算模型进行改进,以得到适合富水砂层地区的盾构井基坑承压水计算方法,并按改进方法设计降水方案。研究结论:(1)针对基坑内承压水降水、基坑外承压水降水两种情况,分别对涌水量计算方法和降水漏斗曲线进行了改进;(2)按改进方法实施的方案达到了预期降水效果,现场实测数据与理论计算、数值模拟结果相符,验证了改进计算方法的合理性;(3)江苏淮安地铁盾构基坑改进方案的有效实施可为类似环境下、带地连墙围护结构的深基坑降水提供借鉴与参考。

基坑工程中地下水控制措施的研究

在基坑的开挖过程中需要考虑到地下水的不良影响,因地制宜地选择降水方案。从基坑工程中控制地下水的目的出发,简单的陈述了地下水的控制措施,以及如何减小降水对周围环境的影响。