近断层主余震考虑斜入射下的重力坝响应分析

一次大的地震中一般存在主震和余震,当震源距离地面较近时,近断层主余震序列通常以某一角度斜入射至地基,因此只考虑地震波垂直入射的情况是不适合的,有必要考虑地震波在多个角度下斜入射的情况。选取3条近断层实测主余震序列,推导地震动P波斜入射界面等效节点力公式,并验证其可行性;以Koyna大坝为研究对象,研究了单个主震和主余震序列2种工况下入射角在0°~90°之间时的大坝地震响应,以位移、损伤指数、损伤耗散能3个指标对震后坝体破坏进行了分析,建立了局部损伤指数量化分析损伤程度。研究表明:近断层单个主震和主余震2种工况入射角在15°~75°之间时,大坝地震响应均大于垂直入射情况;在多种性能指标下,主余震序列下的地震响应均大于单个主震。

倾斜式防爆墙抗爆性能有限元数值分析与实验验证

采用数值模拟和试验研究方法研究了倾斜式防爆墙的抗爆性能。首先基于LS-DYNA软件建立不同倾斜防爆墙的有限元数值分析模型,分析了不同倾斜角度对爆炸冲击波传播规律,防爆墙爆炸冲击反射波和墙后绕射波压力峰值的影响。最后选择70°倾斜防爆墙作为典型的倾斜式防爆墙开展了试验研究。数值分析结果表明:防爆墙体倾斜角度每减少10°,同爆距下爆炸冲击波到达防爆墙的时间延长0.1~0.5 ms,迎爆面上反射压力峰值降低0.5~1 MPa。实验表明:5 kg药球爆炸时70°倾斜防爆墙上爆炸冲击波反射压力实测时程曲线与数值模拟时程曲线基本吻合,引爆面上最大反射压力峰值为2.04 MPa,实测消波系数为80.6%,比数值模拟值提高了13.7%。70°倾斜式防爆墙能够阻挡5 kg药球间距2 m三次累计爆炸冲击。

冲击波预裂工艺技术在高地压矿井上覆硬岩层的工程实践

高地压矿井煤层采空后上覆硬岩层容易造成悬顶等动力灾害隐患,常规的治理方式效果欠佳,亟需探索一种新型的工艺技术来实现顶板灾害绿色治理。提出高位定向钻孔+可控冲击波长距离断顶工艺技术,通过专用设备对岩层进行单点多次冲击破碎,进而实现致裂岩层的目的。对某矿顶板坚硬岩层进行先导性试验,设计1个高位定向长钻孔,预裂作业每隔10 m冲击1次,每点冲击10次;采用1个穿层顶板窥视钻孔来检验预裂效果。试验结果表明:愈靠近定向聚能棒裂缝的形态愈发育且呈递减趋势,初步确定上覆岩层的有效预裂半径为10 m。通过效果对比试验证明,该技术在顶板灾害治理中技术可行,值得推广。

冲积土中封闭填实爆炸自由场应力波传播特性的实验研究

为研究冲积土中地下爆炸自由场应力波的传播特性,利用中心起爆的10 kg TNT和30 kg TNT炸药球,开展了3发不同埋深的地下封闭填实爆炸试验,获得了该场地自由场加速度、速度及位移等冲击参数。通过对实测数据的分析得出,不同当量的地下封闭填实爆炸激发的粒子比加速度、粒子速度及粒子比位移符合爆炸相似率,实测加速度、速度及位移参数的峰值约为经验拟合公式的0.4~1.6倍;不同当量爆炸实验获得的粒子速度上升时间不符合爆炸相似率,上升时间与粒子速度峰值和当量均有一定相关性,上升时间和速度峰值之间的关系不能视为材料自身属性;当爆炸当量为基准实验当量的0.3~3.4倍时,可用基准实验测定的上升时间和速度峰值之间的关系来预测评估其他当量爆炸的实验结果,超出上述范围时,预测的结果可能会造成较大偏差。

探地雷达波波动方程研究及其正演模拟

探地雷达波波动方程研究及其正演模拟沈飚，孙忠良，曲孝良（东南大学无线电工程系，南京２１００１８）（大连化工厂，大连１１６０００）１基本理论电磁波与弹性波波动方程的理论分析揭示了两者之间的联系［１，２］，但以前大多是分析低频电磁波在传导介质中传播时电磁...

爆炸应力波对深埋巷道的作用效应分析

运用工程分析软件ANSYS模拟几种常见形状的巷道结构在爆炸应力波作用下围岩的位移时间历程和Mises等效应力时间历程,进而分析这些不同形状巷道结构在爆炸应力波作用下的位移、振动、变形情况,得出在爆炸应力波作用下巷道结构易破坏的位置并给出防护对策。

挡墙对冲击波削弱作用的数值分析

基于任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler,ALE)算法,采用有限元软件AutoDyn对TNT炸药地面起爆后,爆炸冲击波遇到挡墙时的传播及挡墙对冲击波的削弱作用进行了三维数值分析.分析了爆炸冲击波遇到挡墙后的反射、绕射及绕射后汇聚的全过程,并通过改变炸药比距离、挡墙尺寸分析了其对冲击波的削弱作用.结果表明:在挡墙作用下,挡墙背面冲击波峰值到达时间将被延长,相对于自由空气中挡墙背面的压力峰值将大大减小;在挡墙高度一定的情况下,其宽度越宽,对冲击波的削弱作用越强,但当挡墙高宽比H/B≤0.25时,挡墙宽度的影响将会很小.

运动炸药近地爆炸冲击波场特性研究

为研究运动炸药近地爆炸冲击波场分布特性,运用AUTODYN软件对不同运动速度炸药近地爆炸过程进行数值仿真,地面超压峰值仿真结果与等效经验公式计算值符合程度较好。通过对扰动压力场、爆炸初始压力场以及地面特征位置峰值超压的对比分析,得到炸药运动速度对近地爆炸冲击波场分布的影响规律。研究结果表明:炸药运动速度对地面冲击波峰值超压有增益作用,随着炸药运动速度的增加该增益作用增强;炸药运动速度对地面峰值超压的增益作用随比例距离的增加逐渐减弱,3倍比例距离外可认为无明显差异。

太子矶航道水下钻孔爆破地震波测试与分析

以长江太子矶航道疏浚爆破工程为例,通过对其爆破地震波的测试与分析,得出爆破振动速度的衰减经验公式,提出爆破振动速度安全判据及不同状态下的最大允许药量,并依据实测数据评估了水下钻孔爆破对长江大堤的影响。

无线超压测试系统平地天线传输性能研究

针对冲击波测试的高效、准确和安全性需求,利用4G无线通信技术和存储测试方法研制出一套无线冲击波超压测试系统.开展了平地天线传输性能研究,建立了表征参考信号接收功率与任意传输距离关系的自由空间修正模型.验证实验结果表明,理论值与实验值吻合良好,参考信号接收功率随着传输距离的增大而减小.在一定范围内,平地影响因子随着接收端天线高度的增大而减小,自由空间传输路径损耗随之减小,而参考信号接收功率随之变大.

航炮冲击波作用下的直升机模拟台架数值仿真

直升机航炮在发射时形成的强烈冲击波不仅对周边结构构成损伤,产生的炮振环境还会导致附近设备的失效和损坏,航炮的机弹相容设计一直是武装直升机研制过程中的难点问题。本研究基于经典的爆炸力学理论和某航炮地面靶试实测结果,对炮口冲击波形成的压力场进行了数值拟合,同时考虑冲击波正压时间的差异性,分别建立了超压分布的空间场与时间脉冲场。根据模拟台架与航炮的结构方案,在有限元软件中对炮口冲击波形成的超压扩散过程进行了模拟,然后利用非线性瞬态分析方法,对直升机模拟台架在超压作用下的冲击过程进行了仿真,分析了台架蒙皮、骨架以及连接结构的动态响应变化规律,可以为地面台架的尺寸设计和结构优化提供依据。

两端点起爆对炸药近地场冲击波威力增强效应研究

通过试验和仿真分析研究了两端点起爆对炸药爆炸近地冲击波场分布的影响.研究结果表明,两端点起爆爆轰波在炸药中心形成汇聚叠加,初始冲击波场在汇聚中心形成耦合增强,并在中心汇聚位置向周向水平传播,显著增强了冲击波在近地场的传播距离和超压威力.对比上端点起爆、下端点起爆和两端点起爆方式,炸药在比例距离1.5 m·kg^(-1/3)<Z<4.5 m·kg^(-1/3)范围内地面冲击波超压,两端点起爆相比一端点起爆炸药近地场冲击波威力明显提升,比例距离范围内冲击波超压平均提高43%,在比例距离2.5 m·kg^(-1/3)<Z<3 m·kg^(-1/3)范围内提升最为明显.

刚性地面爆炸冲击场仿真与试验研究

以TNT在刚性地面上爆炸过程中不同位置的超压峰值为研究对象,对爆炸冲击条件下的超压数值进行试验与仿真研究。采用ALE算法仿真模拟试验结果。通过比较仿真结果、试验结果以及经验公式理论结果;主要从超压峰值、超压持续时间验证仿真模型的准确性,通过修正模型的参数,对刚性地面爆炸冲击波特性进行有效的预测。另外对经验公式进行一定的修正,得到符合距离炸心位置较近位置的拟合公式。经验证表明,拟合公式适用于刚性地面近炸点位置的超压数值预测。

山谷宽度对触地爆炸地冲击波传播规律的影响

重点研究了山地地形条件下不同山谷宽度时触地爆炸地冲击波传播规律，通过对中等坚硬岩石的计算得到以下看法：当山谷比例宽度较小时，应力波的传播规律与Ｖ形山谷相似，随着山谷宽度的加大，应力波的传播规律逐渐接近平地；当山谷宽度小于２／３平地触地爆弹坑直径时，弹坑深度和半径与Ｖ形山谷基本相同；当山谷宽度大于４／３平地触地爆弹坑直径时弹坑深度和半径与平地基本相同；对于比较小的山谷宽度，由于山体的阻挡，粒子速度几乎垂直向上，随着高度的增加，抛掷到高处的岩土碎片和灰尘将形成比平地触地爆时大得多的巨大蘑菇状尘柱，抛向很远的地方，这就是弹坑抛掷物的聚焦和管道效应。

基于数值模拟的弹药地面库整库燃爆冲击波毁伤风险评估

弹药燃爆事故是我军后方仓库安全管理工作防护的重点,对弹药燃爆事故危害度进行评估,是武器装备安全风险评估体系的重要组成部分.选取地面库整库弹药燃爆事故为研究对象,应用AUTODYN计算程序,建立了弹药地面库的三维空间有限元仿真模型,并对弹药地面库整库爆炸的冲击波传播过程进行了数值模拟,得到了在冲击波不同毁伤等级下人员、建筑物的毁伤区域,为燃爆事故危害度风险评估提供了数据支持.

EPS缓冲材料衰减水下爆炸能量的实验研究

为了研究缓冲材料EPS对水下爆炸能量的衰减作用,在爆炸水池内起爆有EPS包裹的雷管,采用压力传感器测量水下固定爆心距点爆炸冲击波,采用振动传感器测量实验水池近地面固定点振动。结果表明:EPS缓冲柱体半径按梯度增大,压力测点冲击波超压、比冲击波能以及振动测点竖直方向振动速度都衰减显著;在缓冲柱体半径R≥80 mm时,水下爆炸脉动波弱化或消失;增加EPS缓冲材料的密度,可有效衰减压力测点爆炸能量,但对振动测点速度衰减影响较小;压力测点爆心距增加,测得爆炸能量减小,但能量衰减率不一定因有EPS材料缓冲而提升。导出式(1)可根据实际防设点的爆心距和药包半径来近似设计水下爆炸EPS缓冲材料厚度和密度。

埋地管道爆炸地冲击作用的试验研究

利用DASP采集分析系统对常规武器或TNT药柱土中爆炸地冲击作用下引起埋地管道上的动应力进行了测试分析,得出了常规武器钻地爆炸地冲击作用下,正对爆心的埋地管段背面部分因弯曲易受到轴向拉应力破坏,且受力过程是瞬态受力过程的结论。利用LS-DYNA3D有限元程序对埋地管道爆炸地冲击作用影响进行了数值模拟分析,并与测试结果进行了比较,效果较好。

弹体超高速侵彻石灰岩靶体地冲击的数值模拟研究

为探究超高速动能武器的对地破坏效应及其影响因素,采用数值模拟方法对弹体超高速侵彻的地冲击规律进行了研究。首先,基于石灰岩静动态力学性能实验数据对材料模型参数进行了标定,并对已有弹体大范围着速侵彻石灰岩靶体进行了模拟,验证了所采用材料模型和数值模拟方法的合理性。随后,开展了钨合金长杆弹超高速侵彻石灰岩靶体的数值模拟,细致分析了地冲击传播的现象和机理:弹体超高速侵彻靶体时,弹靶交界面处会产生瞬时高压,并以应力波的形式在靶体中传播,对靶体内部造成破坏,且当弹体初速度高于3.0 km/s时,地冲击显著增强。最后,进一步研究了不同弹靶参数对地冲击的影响,发现从相对深度来看,弹体参数(弹体长径比、密度)对地冲击规律影响不大;而靶体特征特别是孔隙率对地冲击传播具有较大影响。

地质雷达与冲击弹性波在隧道二衬脱空无损检测中的对比分析

隧道二衬脱空危害越来越为业内熟知,除了必要的防治措施,无损检测也及其重要。文章对目前常用的隧道二衬脱空无损检测技术地质雷达和冲击弹性波原理进行了总结分析,通过实际应用对比,总结了两者之间的异同,异同虽多但无法相互取代,冲击弹性波法和地质雷达法两种方法各有所长,可取长补短。在工程实际测试中,采用多种方法相结合,对测试对象进行综合评价将是必然的趋势。

复合地层海底隧道盾构岩石控制爆破技术

为解决厦门市地铁3号线五缘湾站-刘五店站海底隧道盾构岩石处理难题和保护该海域的中华白海豚,采用水下深孔爆破预处理风化状岩体(孤石)、基岩的复合地层。结果表明:此施工技术获得较好的岩石破碎效果,不仅提高了盾构掘进效率,还使爆破有害效应得到有效控制,确保了中华白海豚的安全,为今后类似海域环境下盾构岩石处理提供了参考和借鉴。