炮孔填塞材料对岩石爆破的影响模拟分析

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟分析了无填塞、填塞聚氨酯和填塞炮泥3种工况下填塞材料对岩石爆破效果的影响规律。结果表明:与无填塞相比,炮孔填塞后岩石爆破效果更好;填塞聚氨酯和填塞炮泥均可以降低冲击波在岩体内的衰减速率,延缓爆炸气体的散失,增强爆破岩石内部爆炸气体对岩石的气楔作用,使岩体爆破更加完全;炮孔填塞聚氨酯时岩石所受压力峰值比填塞炮泥时大,应力作用时间更长,爆破效果更好。     

双向聚能光面爆破周边眼参数确定的新方法

爆破时周边眼属于两端封闭结构,从经典的薄壁内压圆筒理论着手,推导应变能方程与聚能状态下能量分配关系,根据破坏准则对该法周边眼参数进行设计,提出一种隧道聚能光面爆破周边眼参数的确定方法。以张家界吴家边隧道为例,利用此新方法计算其周边眼参数,并结合现场实际的光爆效果,探讨该方法的可行性和计算精度问题。研究结果表明:当聚能装置上聚能缝宽度增大时,往聚能切缝缝两侧汇聚的能量越多,周边眼炮孔间距越大,相同药量作用下破岩效果更佳;聚能影响因素λ增大时,即聚能装置刚度越强,可使周边眼间距显著增大。若取相同周边眼间距,在有聚能装置存在的情况下可减少炸药用量来达到相同光爆效果;围岩等级越高,岩石抗拉强度越强时,周边眼间距明显减小,随聚能影响因素增大,周边眼间距略有增加。在使用该方法计算周边眼间距时,爆破后产生的残余炮孔占95%左右,光面爆破效果良好,可为类似工程提供参考。     

深孔爆破条件下岩体软弱夹层变形特性研究

利用有限元LS-DYNA3D程序，分析深孔爆破时岩体中软弱层内的爆腔半径随软弱层厚度、倾角、炮孔直径、装药量和装药量长径比的变化规律。结果表明：软弱层厚度≥5cm时，爆腔形状近似为圆柱形；软弱层厚度不变时，爆腔半径随炮孔直径和装药量的增加呈幂函数规律增加；在相同炮孔直径和装药量条件下，爆腔半径随软弱层厚度的增加而线性增加，且增幅逐渐减小;爆腔相对半径随装药量长径比的增大而增大；爆腔半径随软弱层与炮孔轴线夹角（锐角）的减小而减小，且减幅逐渐减小，但软弱层垂直于其中性面的位移却随之增加，夹角为50^o时该位移达10cm；在装药段长度内，软弱层位置对爆腔的形状和尺寸的影响很小，爆腔半径的最大相对变化仅为1．2％。     

多孔微差爆破下岩石损伤演化规律研究

目前山岭隧道开挖中大多数采用钻爆法,但爆破施工时难免会出现超欠挖、围岩损伤破坏严重等现象,直接影响施工安全。通过建立本构模型和有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对不同节理裂隙角度下的爆生裂纹规律以及逐孔起爆、间隔起爆两种起爆顺序和不同微差间隔时间下岩石损伤演化规律进行研究,得出当节理裂隙与炮孔中心连线成60°～90°夹角时岩体破碎效果较差,当节理裂隙与炮孔中心连线成45°时岩体破碎效果最好;间隔起爆下中间孔先起爆的爆生裂纹扩展长度分布较为均匀,可将其应用于辅助眼处,以便于岩石破碎以及减少大块率,为实际隧道工程提供了技术参考。     

基于灰色理论与BP神经网络的特长瓦斯隧道爆破参数优选

围岩岩体力学行为复杂多变,为避免爆破振动激发煤与瓦斯突出,获得合理的松动爆破,对特长瓦斯特大断面隧道爆破参数进行优选预测研究。基于灰色系统理论和BP神经网络,考虑围岩累积爆破损伤变形具有的动态性、瓦斯等灰色信息,选取最小抵抗线、炮孔间距、装药集中度等参数作为主要优选指标,建立基于单位化约束条件的综合集成优选模型,并对爆破振动效应下的特长瓦斯特大断面隧道的爆破参数进行优选预测。结果表明,建立的基于单位化约束条件的综合集成优选模型降低了试验中爆破参数的离散程度,当爆破参数E、W、q1的优选值分别为60、70 cm、0.12 kg/m时,基于单位化约束条件的综合集成优选模型优选预测值精度较高,隧道爆破效果较好。     

下穿隧道爆破施工对既有隧道的振动影响及对策研究

依托云南省盐津县白水江三级电站引水隧洞下穿内昆铁路手扒岩隧道的工程实际,采用LS-DYNA显式动力数值模拟及现场爆破振动监测,对既有隧道受下穿新建隧道爆破施工产生的振动影响和对策进行研究。结果表明:全断面起爆中,D(D为下穿新建隧道洞径,下同)<2.5D0(D0为基准洞径)时,既有隧道的振动速度、振动加速度均随D的增大而增加,且基本呈线性关系;2.5D0≤D<3.5D0时,振动速度及加速度均急剧增大;D≥3.5D0时,振动速度、加速度随D的增加而减小。随两隧道间距的增加,既有隧道考察点的振动速度和加速度均减小;在距离相等时,掌子面未到达前的振动响应大于掌子面离开后的响应;相同爆破参数时,距离越远,受到的振动越小;同时起爆药量越大,受到的振动越大。随围岩的变差,既有隧道处的振动速度增大,振动加速度变化较小。根据不同影响因素与振动速度关系的规律,推导了包含隧道开挖洞径、进尺长度、上下交叉隧道净距、单位药量等参数的隧道开挖爆破振动速度计算公式,并由现场爆破振动监测验证了数值模拟的正确性。同时,针对不同影响因素,提出分部开挖、分段起爆、干扰减振等减小爆破振动影响的对策措施及选择原则,并指出爆破试验及爆破振动监测在近接隧道工程中的重要性和可操作性。     

淤泥质粉质黏土温控动三轴试验

针对宁波市轨道交通2号线一期工程,利用温控动三轴试验系统,开展淤泥质粉质黏土的动力特性试验,研究温度、加载频率、动应力幅值对土体的累积塑性应变、动弹性模量、阻尼比和孔压等的影响。结果表明:淤泥质粉质黏土的动力特性发展规律受动应力幅值的影响很大,当动应力幅值接近临界动应力时,增大振动频率会降低临界动应力值;在相同应力水平下,淤泥质粉质黏土的强度随着温度的升高而增大,呈现热硬化趋势;在不同的动应力幅值、振动频率和温度下,淤泥质粉质黏土的动弹性模量和阻尼比随动应变的增大而减小,动应变随动应力比的增大而增大,近似呈线性增长。     

基于Hoek-Brown方程的边坡光面爆破参数设计方法

针对目前边坡光面爆破参数设计中经验方法未能反映边坡岩体强度特性的问题,引入岩石点荷载强度试验指标,并基于Hoek-Brown的岩体强度经验方程,得到岩体单轴抗压和抗拉强度的计算公式;进而推导岩体边坡光面爆破钻孔的孔间距、光面爆破钻孔距主爆孔孔底的垂直距离(最小抵抗线)、钻孔装药不耦合系数和钻孔线装药密度的计算公式。在肯尼亚的内罗毕至马拉巴新建标轨铁路工程中,应用这些计算公式进行岩体路堑边坡光面爆破参数的设计,工程的实施结果表明:强风化和弱风化段岩体边坡炮眼痕迹率分别约为56%和85%,坡面超欠挖量最大值约为16cm,整个开挖轮廓线型流畅,爆破效果十分理想,验证了这些计算公式的正确性。     

莱钢厂区内高压线网下深孔控制爆破技术

介绍莱芜钢厂厂区内高压线网下150万m3石方深孔控制爆破的设计与实施,通过对不同地形条件下合理选择最小抵抗线的大小和方向、精细控制炮眼装药量、保证回填堵塞长度和质量、覆盖防护以及采用同列同段孔外等间隔控制微差起爆网路等技术措施,有效地控制了爆破个别飞石,取得了满意的爆破效果,为类似工程提供了成功的经验。     

爆破施工隧道围岩稳定性研究

结合贵广铁路棋盘山隧道施工现场测试,研究隧道爆破近区围岩振动规律以及稳定性。对棋盘山隧道掌子面后方拱顶5 m范围内围岩的爆破振动速度进行测试和分析,结果表明:隧道爆破近区围岩的振动传播速度随爆破的比例距离呈幂指数衰减,棋盘山隧道Ⅲ级围岩的幂指数为-0.62。对爆破施工隧道的稳定性研究表明:隧道塌方主要是岩块沿着节理面滑动造成的,与节理面的抗剪强度和岩块的大小及形状相关。最不稳定拱顶位置关键块掉落的临界爆破振动速度,随关键块高度的增大而增大,而随关键块长度和宽度的增大而减小。因此,可根据隧道围岩关键块的形状和位置,计算关键块的临界爆破振动速度,进而得到保证关键块不掉落的炸药量,以控制围岩稳定,确保隧道施工安全。     

铁路小半径曲线外轨侧磨影响因素分析

随着铁路运营向高密度和重载方向飞速发展,钢轨磨耗问题日益突出,严重影响铁路运营安全,增加运营成本。依托石太线对小半径曲线外轨侧面磨耗影响因素进行研究,分析小半径曲线五大主点外轨侧磨规律,采用广义控制变量法等统计方法分析钢轨使用年限、曲线顺坡率对外轨侧磨的影响。研究结果表明:圆曲线段侧磨更为严重,缓和曲线段侧磨发展速率更快;外轨侧磨在新轨使用4~5个月后基本呈线性增长,并随顺坡率的增大先减小后增大,变化趋势呈抛物线型。     

单向非贯通节理岩体滚刀破岩 特性离散元模拟

相较于贯通节理,岩桥的存在使非贯通节理岩体受力破坏过程更加复杂。为探明其对破岩影响,通过采 用 PFC2D建立单向非贯通节理岩体滚刀破岩离散元模型,研究岩桥长度和倾角对岩体破碎模式、法向力、裂纹数 量及比能耗等参数的影响,揭示非贯通节理岩体滚刀破岩特性。研究发现：岩体以张拉破坏为主,节理对裂 纹扩展的“导向作用”明显,裂纹扩展方向总是趋向于和其距离最近的节理;竖向应力水平随节理倾角增加呈现 先增大后减小的趋势,在 45°倾角下达到最大值,应力区形状受到节理位置影响,两者具有一致性;完整岩体法 向力均值和峰值均大于节理岩体,节理对于破岩过程具有明显的促进作用;0°、60°、90°节理倾角下的比能耗值 明显低于其他节理组合,60°倾角下呈减小趋势,在岩桥长度为 25 mm 时取得最小值;0°、90°倾角下呈先减小后 增大趋势,在岩桥长度为 15 mm 时取得最小值。     

超小净距隧道单双层预裂爆破振动研究北大核心

受空间资源的影响,隧道净距逐渐减小,如何保证超小净距隧道爆破施工安全,降低爆破振动对中间岩柱的影响是隧道工作者的重点研究对象。针对前陡泉隧道0.61 m超小净距爆破施工状况,分别应用单层、双层预裂爆破方案,对比分析振动实测数据,得出双层预裂爆破技术相比单层预裂降振率达53.75%,通过回归分析得出双层预裂爆破对振动传播规律的影响,达到了预期的爆破效果。     

超小净距隧道单双层预裂爆破振动研究

受空间资源的影响,隧道净距逐渐减小,如何保证超小净距隧道爆破施工安全,降低爆破振动对中间岩柱的影响是隧道工作者的重点研究对象。针对前陡泉隧道0.61 m超小净距爆破施工状况,分别应用单层、双层预裂爆破方案,对比分析振动实测数据,得出双层预裂爆破技术相比单层预裂降振率达53.75%,通过回归分析得出双层预裂爆破对振动传播规律的影响,达到了预期的爆破效果。     

椭圆双极线性聚能爆破成缝机理及结构优化研究

为了对椭圆双极性聚能爆破结构进行优化,采取理论分析和数值模拟的办法,分别在不同的外壳厚度(0.15,0.2和0.25 cm)和药型罩厚度(0.1,0.15和0.2 cm)以及炮孔直径影响下,开展岩体单孔爆破过程的数值模拟,研究爆生裂纹的萌生-开展-稳定的整个过程的演化规律.最后通过裂纹的开展分析椭圆双极性聚能药包聚能爆破的作用机理.研究结果表明:当外壳厚度取0.2 cm,药型罩厚度为0.15 cm时,椭圆双极性聚能药包聚能结构对于周围孔壁的爆破效果最好,形成的压碎槽呈现均匀稳定的锥形,极大的促进了聚能方向裂纹的扩展;当外壳厚度达到0.25 cm后,聚能方向聚集能量过大,形成的压碎槽呈方杵性,并不利于爆生气体进一步对聚能方向的裂纹产生张拉作用;当炮孔直径为42 mm,产生径向裂纹最长,聚能效果最佳.     

基于公路隧道内车辆对火灾影响数值研究

以武汉长江公路隧道为工程背景,利用FDS5.0数值模拟软件建立隧道实体模型,进行火灾数值模拟分析。研究不同火灾热释放率、车辆长度、火源车辆阻塞比以及附近车辆之间间距、附近车辆长度、附近车辆阻塞比6种因素下,隧道内拱顶温度和人平均身高Z=1.70 m处CO浓度的分布规律,并对这6种因素进行敏感性分析。结果表明:隧道的拱顶温度随着热释放率和阻塞比的增加而增加,随着着火车辆长度的增加而减小;Z=1.70 m处CO浓度随着火灾热释放率和车辆长度的增加而增大,随阻塞比的增大而减小;影响隧道火灾的主要因素是热释放率和车辆阻塞比,应有针对性地对这二种因素进行有效的管理。     

地铁基坑爆破中减振孔的降振效果实测研究

结合某地铁工程实际,在爆破区与受保护区之间合理布置减振空孔,孔径、孔深和孔距根据实际需要调整,对现场有无减振孔爆破进行振动测试,对采集数据进行拟合分析计算,得出本工程减振孔的减振规律。研究结果表明：减振孔的最大减振率达到22.4%,降低了振动强度,减少了对近区周边构筑物（如地下连续墙）的损害;随着爆心距的增大,减振效果越来越差,在远处时几乎与无减振孔最大振速一致。     

含盐量对硫酸盐渍土抗剪强度影响试验研究

郑徐高铁沿线盐渍土含盐成分复杂且含量多变,影响天然盐渍土强度的因素众多。通过兰考段硫酸盐渍土的室内三轴试验,研究了不同含盐量的硫酸盐渍土抗剪强度参数在不同含盐量条件下的变化规律。研究结果表明:不同含盐量试样的抗剪强度包线均呈直线型,其破坏符合摩尔—库伦破坏准则;内摩擦角受含盐量影响较小,黏聚力随易溶盐含量的增大呈先减小后增大趋势。为郑徐铁路路基的设计及施工提供了可靠的技术参数。     

引水隧洞下穿既有铁路隧道爆破施工振动影响及对策

结合云南省盐津县白水江三级电站引水隧洞下穿内昆铁路手扒岩隧道爆破施工工程,采用LS-DY-NA显式动力数值模拟方法及现场爆破振动监测,研究钻爆法施工产生的振动对既有铁路隧道的影响.结果表明:爆破振动影响大小与单段起爆药量、爆源距考察点距离关系密切,随药量的减小、距离的增大而减小;在掌子面接近、远离既有隧道相同的距离时,接近时产生的竖向振动速度大于远离时的;振动速度方向和爆源与考察点的方位有关,当两者为左右关系时,水平方向为主,当两者为上下关系时,竖直方向为主;数值模拟与现场监测所得规律和数值均有较好的一致性,证明了采用该方法研究隧道工程爆破振动影响的可行性和正确性.     

粉质黏土强度特性应变速率效应的试验研究

应变速率是影响土体强度特性的主要因素之一。通过粉质黏土在不同应变速率和围压下的三轴试验,分析应变速率对应力-应变关系的影响机理。结果表明:应变速率效应受到土骨架黏滞性、固结和孔隙压力的综合影响,各因素对围压和应变速率的响应不同。高围压和低应变速率有利于固结,低围压和高应变速率会增大黏滞性作用比例,高围压和高应变速率会增强孔隙压力影响。峰值强度在高围压下随应变速率的增大先减小、后增大、再减小,在低围压下则先减小、后增大,应变速率临界值随围压的增加而增大,应变速率敏感程度随围压的增大而降低。弹性模量在低围压下随应变速率单调增大,在高围压下先减小、后增大。可以分别采用线性函数和二次多项式描述应变速率对土体力学和变形参数的影响规律。