基于LS-DYNA的台阶微差爆破降振研究

为了探究不同延期时间对于台阶爆破振动影响,本文在总结分析国内外有关研究的基础上,运用动力有限元软件LS-DYNA进行台阶微差爆破数值模拟。爆破模型采用双孔柱状耦合装药的0ms、17ms、25ms、42ms四种不同延期时间起爆方式,模拟过程中在临近爆破台阶的下个台阶面上选取三个监测点,采集四种延期起爆的合成速度时间曲线。通过观测曲线发现,当延期时间为25ms时,合成速度峰值最小、降振最为明显;而坡脚处峰值速度最大,说明出现应力集中现象。同时实地进行单孔爆破测振实验,依据谷峰时速分布特征,对某实测简单振动波进行Gaussian多峰拟合,发现该振动波最小合成速度出现时间点为t=25ms左右。     

基于LS-DYNA台阶微差爆破最佳延期时间的降振控制

为探究不同延期时间对台阶爆破振动的影响,在总结分析国内外有关研究基础上,运用动力有限元软件LS-DYNA进行台阶微差爆破数值模拟.爆破模型采用双孔柱状耦合装药的0、17、25、42 ms四种不同延期时间起爆方式,模拟过程中在临近爆破台阶的下个台阶面上选取3个监测点,采集4种延期起爆合成速度时间曲线.通过观测曲线发现,当延期时间为25 ms时,合成速度峰值最小、降振最为明显;而坡脚处峰值速度最大,说明出现应力集中现象.同时实地进行单孔爆破测振实验,依据谷峰时速分布特征,对某实测简单振动波进行Gaussian多峰拟合,发现该振动波最小合成速度出现时间点为t=25 ms左右.     

基于损伤累积的大跨度隧道（硐库）爆破振动传播规律

为研究损伤累积效应对隧道内爆破振动波传播与衰减规律的影响,利用萨道夫斯基公式对某大跨硐库施工过程中测得的爆破振动波结果进行拟合分析.结果表明:在单次爆破作用下,爆破振速与主频均随测点与爆破中心距离的增大而减小;在多次爆破作用影响下,测点爆破振速与主频均随爆破次数增加不断衰减;随着爆破次数的增加,衰减系数(α)缓慢增长,场地系数(K)逐渐衰减.现场爆破振动波的变化规律与室内试验结果相一致,且质点振动主频与峰值振速在变化规律方面存在较高对应关系.在进行振动波传播与衰减规律研究、爆破振动安全标准制定和振动危害效应评价时,应考虑损伤累积效应的影响.     

隧洞爆破开挖对岩质高边坡产生的振动效应研究

针对金佛山水利工程中水工隧洞爆破对左岸岩质高边坡的不利影响,采用有限元数值模拟手段,研究了隧洞爆破对边坡的振动效应,探讨了振动波的传播及分布规律,查明了边坡内部裂隙对振动波传播的影响,根据应力和振速之间的相关性,提出了该边坡的爆破振速的参考安全阀值。结果表明：金佛山水工隧洞爆破开挖对左岸岩质高边坡的振动影响较小,振速峰值未超过规范所规定阀值;由于隧洞爆破和边坡开挖爆破对边坡的坡面振动效应以及传播方向不同,导致爆破振动波通过边坡内部裂隙的传播规律也不同;根据边坡平台内外侧质点的速度分布,借鉴小湾水电站边坡工程,选取平台内侧岩体作为监测部位,根据应力和振速之间的统计规律,得到了左岸岩质高边坡的爆破振速参考安全阀值。     

隧洞爆破对邻近含裂隙岩质高边坡的振动效应——以金佛山水工隧洞为例

针对水工隧洞爆破对左岸岩质高边坡的不利影响,采用有限元数值模拟手段,研究了隧洞爆破对边坡的振动效应,探讨了边坡振速的分布规律,查明了边坡内部裂隙对振动波传播的影响。结果表明:隧洞爆破开挖对左岸岩质高边坡的振动影响较小,振速峰值未超过规范所规定阀值;对于边坡开挖爆破情况,振动波通过裂隙后振速得到衰减,而在隧洞爆破条件下,振动波通过裂隙后振速得到增强;对裂隙进行充填处理后,虽不能降低边坡坡面的振速峰值的最大值,但能降低局部振速峰值。     

掏槽药量与起爆时差的关系对隧道爆破合成振速的影响

爆破参数如爆破安全药量、起爆时差等计算的准确性对城市隧道低振速控制爆破至关重要,在逐孔微差爆破振动叠加情况下其计算十分复杂和困难.以南方某城市隧道工程为背景研究上述问题的解决方法:实测各段雷管样本起爆延时范围;进行现场单孔单自由面爆破实验获得不同药量-时间振动曲线;再利用MATLAB程序,根据每段不同延时范围,将两单孔曲线按相邻段起爆的多个微差间隔进行不同振动叠加,选择其中最大振速的合成曲线与单孔振动曲线按下一相邻孔的微差间隔进行新的振动合成,最终得到8孔微差掏槽爆破后的累积叠加曲线.以此与现场实测振动曲线比较,发现第二临空面形成时间在起爆70ms以内;爆破药量设计以起爆70ms前的微差爆破合成振速为依据,确定了安全药量计算方法,在试验隧道控制振速1.0cm/s条件下安全药量为1.0kg,现场监测表明全部爆破振速均在要求指标之内.     

超浅埋地铁站通道爆破暗挖地表振动传播特征

结合武汉市轨道交通2号线工程背景,采用现场监测和动力有限元数值模拟相结合的研究方法,对超浅埋通道下台阶爆破开挖地表振动传播规律进行研究。同时,为研究上台阶开挖空间对爆破地震波传播特征的影响,对通道全断面爆破开挖的地表振动传播规律进行数值模拟分析。研究结果表明:下台阶爆破开挖工况下,沿通道开挖导洞轴线方向,由于应力波的绕射,掌子面前方5 m处地表质点峰值振速达到最大值;垂直于通道开挖导洞轴线方向,掏槽孔孔底连心线中点正上方地表质点与爆源距离最小,但峰值振速并不是最大,且质点两侧2 m范围内,随着爆心距的增加,峰值振速不断增大。全断面爆破开挖工况下,沿通道开挖导洞轴线方向,掌子面前方2 m处地表质点峰值振速达到最大值;垂直于通道开挖导洞轴线方向,掏槽孔孔底连心线中点正上方地表质点峰值振速最大,且随着爆心距的增加,峰值振速不断减小。对比通道下台阶爆破开挖和全断面爆破开挖2种工况下地表质点振动特征,上台阶开挖空间的存在阻隔了应力波的传播,在一定空间范围内影响爆破地震波的传播特征,能够有效降低地表质点峰值振速。     

新建隧道下穿既有铁路结构爆破振动影响分区及减震优化

以厦门轨道3号线区间隧道下穿既有铁路为工程背景,通过现场爆破振动监测数据,引入比例距离(R^-)拟合振动衰减曲线,探究新建隧道下穿既有铁路结构的振动响应规律.通过数值模拟计算隔振空孔爆破、单孔单响与分段延时起爆对铁路结构的减震作用.试验结果表明:当0<R^-<13.73时为爆破振动影响近区,当13.73≤R^-≤28.45时为爆破振动影响中区,当R^->28.45时为爆破振动影响远区,且振动影响近区振速衰减最快,中区衰减过渡,远区趋于衰减平缓;增设隔振空孔不仅可以减震,还能扩大分区影响范围,提升作业效率;相比单孔单响起爆,分段延时间隔起爆能显著降低波形叠加效应,达到减震作用.     

浅谈拱坝灌浆廊道监测室开挖爆破振动监测和控制

钻爆开挖监测洞室的施工点临近新完成结构体,爆破振波必须严格控制在安全范围之内。根据爆破振动监测结果确定最大单响药量,结合爆破技术控制方案确定爆破振动控制在安全范围内,避免振波对帷幕系统造成破坏。工程实践表明通过寻求爆破振动在岩体中的传播规律,据此选择合理的钻爆施工参数、控制爆破振动的施工方案和振动监测能保证保护目标的安全。     

地铁隧道电子雷管爆破降振技术及爆破参数优化研究

文章以北京地铁隧道16号线施工为工程背景,采用电子雷管爆破技术,研究了不同炮孔布置方式及隧道上方土体较厚时爆破振动波的传播规律。研究结果表明：采用三排掏槽孔爆破可以有效的降低爆破振动,并提高单次进尺;隧道埋深较大时,爆破主频较低,信号内小于20Hz的低频能量比例较大。采用电子雷管微差爆破很难提高爆破远区的振动主频,因此必须减小爆破药量和单次进尺以控制振动强度;距隧道掌子面25—30m范围内有建筑物时,必须采用小爆破进尺,单孔装药量最大不超过1.2kg;当建筑物在30m以外时,可以适当增加爆破进尺,以保证隧道的高效和安全施工。研究成果可为类似工程提供有益的参考。     

研山铁矿露天爆破振动监测及分析

研山铁矿东帮边坡局部围岩风化比较严重,存在顺层层理面和垂直裂隙,在生产爆破等不利因素作用下有明显滑坡失稳可能。为了确保边坡的安全,需要进行爆破振动监测并提出相应的控制措施。通过对监测数据进行分析回归,得到爆破质点峰值振动速度及振动主振频率公式。结合东帮岩体力学性质,采用应力波理论确定东帮边坡临界质点振动速度为17.2 cm/s,安全允许振动速度为5 cm/s;同时给出了安全允许距离与最大同段药量之间的关系,为矿山生产爆破设计提供参考。     

隧道掘进爆破时掌子面前方开挖段的地表振速预测

将掏槽孔的爆破简化为一系列球形药包的爆破.通过复变函数中的保角变换,将爆破点与隧道挖空段的拱顶映射到复平面的同一侧,即可将隧道挖空段的地表振动问题转化为半空间中的地表振动问题,最终得出隧道挖空段地表振速的计算方法.最后,通过实际工程,对比理论计算和实际监测的隧道轴线地表质点的振速峰值分布情况.结果表明:验证理论计算的可行性.     

急倾斜厚大矿体矿房阶段爆破技术

针对司家营南区大规模落矿的安全性问题,提出阶段凿岩侧向爆破方案.该方案包括利用上向扇形炮孔爆破形成堑沟,下向垂直深孔爆破侧向崩矿,具有工程量小、机械化程度高、管理简单等优点.利用FLAC3D研究阶段爆破技术,对塑性区、监测点振速和应力场的动态模拟计算验证了大规模爆破起爆顺序的合理性和减震性,以及爆破对围岩或充填体的非破坏性.同时,研究VCR法开掘切割天井技术,采取中心与交错正菱形布设炮孔,孔间分5段起爆,保证了阶段爆破自由空间的形成.     

光面爆破相邻炮孔裂纹扩展模拟

基于爆破理论,借助ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对岩石中双炮孔爆破裂纹扩展过程进行模拟,进而分析岩石爆破破坏机理和裂纹扩展特点。结果表明:所采用的模型、参数和数值计算方法的可行;孔间裂缝首先在炮孔壁产生,沿炮孔连线扩展并逐渐向连心线中心贯通;结合理论分析,得到了相邻炮孔的合理间距为40~70 cm,孔间裂缝贯通效果较好,随着炮孔间距的增大,孔间裂缝越难贯通,爆破效果越差。数值模拟结果与理论结果吻合较好,这种方法可以为爆破参数设计提供参考。     

城市浅埋隧道下穿密集建筑群控制爆破技术

城市浅埋隧道下穿密集建筑群时,如何在保证掘进效率的前提下,控制爆破振动对地表建筑物安全的影响是关键。现以贵阳观山西路至兴筑西路段隧道施工下穿金阳步行街为工程背景,通过中心大空孔二阶复式掏槽形式,设计合理的装药结构和爆破参数,采用雷管跳段使用对起爆网路进行优化,成功地将地表振动速度控制在2.0cm/s范围内。通过地表振动监测与爆破信号分析,证明了该爆破方案的可行性,具有良好的经济和社会效益。     

四车道扩挖隧道爆破振动对新建隧道的影响

以泉厦高速公路大帽山隧道为工程背景,应用数值模拟方法从振动速度、振动应力和应力波3个方面分析得出沿扩挖隧道轴向动力特性,同时分析自由面对爆破地震波的影响.结果表明:距掌子面15m处振速衰减达50%,且在离掌子面10m处振速已经低于安全临界值;最大主应力峰值在距掌子面15m的范围内衰减最快,在离掌子面15以上时爆破振动影响逐渐趋于稳定;应力波在0.4ms时应力达到最大值13.3GPa,而在0.6ms时最大应力衰减到771.2MPa,只有0.4ms时的5.80%;自由面对爆破地震波的反射作用使能量损失55.6%,但先建隧道自由面使地震波反射叠加,从而使能量增加.     

急倾斜薄矿脉夹制作用下中深孔爆破模拟与参数优化

以内蒙古某金矿急倾斜薄矿脉中深孔开采为工程背景，采用经验类比、数值计算和现场试验等手段开展研究.分析了不同爆破参数下薄矿脉中深孔爆破围岩裂纹演化规律，得到了爆破孔网参数与爆破超欠挖百分比、爆破裂纹密度及围岩质点振动速度等指标之间的关系.结果表明:当孔间距为1.2~ 1.4m时，爆破超欠挖面积趋于零;当抵抗线为0.8~1.0m时，爆破块度较均匀;最优中深孔爆破参数为抵抗线1.0m，孔间距1.2m.现场中深孔爆破试验验证了本文的研究结果.