定向卸压隔振爆破的机理与试验

简述了定向卸压隔振爆破原理、破岩机理及爆破效应,通过超动态、动焦散、动光弹等试验及数值模拟,初步了解动力特性及爆轰波分布规律。试验表明：炮孔隔振护壁面一侧比无护壁面一侧应变降低45.31%,压力降低大于30%,底部空气间隔压力降低在30%以上,无护壁面一侧最大剪应力是护壁面的3.5倍,孔底空气间隔装药结构,可延长应力波在岩石中的作用时间2～5倍。显然爆炸能量集中自由面方向,提高岩体破碎质量,显示隔振半圆形管材与底部空气间隔对炮孔爆炸压力的卸压作用,减轻对岩体破损,保护围岩的稳定性。     

井下积水对下山巷道爆破震动的影响研究

下山巷道掘进过程中,巷道岩石爆破为含水爆破作业。利用爆破动力学和岩石力学理论,通过对爆破装药的合理简化,深入研究了含水裂隙岩体中的爆破地震效应及飞石抛掷特性。针对爆破震动特性进行了理论计算,并和测试结果进行了对比,计算结果与现场实践吻合较好。结果表明:随炮孔含水量的增加,炮孔壁质点速度呈增大趋势,爆源处爆破地震效应相对略有增强,且传播较远,但是震动速度的增长趋势比无水爆破时缓慢,距爆源远处地震效应减弱。由此可见,岩体中含水爆破能有效地降低爆破地震效应,对预防和减少爆破灾害具有一定的指导作用。     

空气间隔与耦合装药混凝土爆破对比分析

采用动力有限元软件LS-DYNA分析空气间隔装药与耦合装药结构对混凝土介质的破坏机理,结合混凝土模型对两种装药结构进行了光面爆破试验。结果表明,采用空气间隔装药结构进行爆破后,混凝土表面平整度要优于无空气间隔的情况;空气间隔装药结构能调节炸药能量分布,使孔内爆炸压力沿炮孔轴向的分布更均匀,从而提高炸药爆炸能量的有效利用率。     

栗木山隧道层状硬岩掘进控制爆破技术

岩体中的节理会造成爆炸应力波的耗散和泄露,从而影响爆破效果。平罗高速栗木山隧道围岩以Ⅲ、Ⅳ级为主,岩层中厚层状、质地坚硬,因水平节理的影响施工过程中易出现炮孔利用率低、周边超欠挖现象。通过采用楔形加直眼混合掏槽形式、合理布置炮孔、控制单孔装药量、周边孔采用空气间隔装药结构等措施,增强掏槽爆破能量而控制周边孔、二圈眼的装药量,减少了节理面附近的岩体过度破坏;同时严格按设计爆破图表施工,提高了炮孔利用率和光面爆破半孔率,研究取得了良好的爆破效果。     

无底柱分段崩落法扇形炮孔爆破机理研究与应用

实验研究了试件强度与抵抗线对无底柱分段崩落法扇形炮孔爆破效果的影响,分析了有效爆破区域出现在孔底部位而不是孔口部位的原因,揭示了扇形炮孔爆破的方向性与顺势破坏效应,据此讨论了炮孔密集系数的合理取值范围以及孔底起爆的适用条件等;应用试验结果改进北氵名河铁矿扇形中深炮孔的装药结构与起爆顺序,试验区大块率从3·0%降低到1·8%·并杜绝了爆破“隔墙”现象的发生·     

新型空气间隔器的研发与试验研究

为满足矿山回采爆破需要,急需研发一款使用效果良好且价格低廉的炮孔装药空气间隔器.针对90、110、160 mm三种直径的炮孔进行室内实验,得到空气间隔器随炮孔直径和装填高度变化的受力规律.在此基础上,优化设计出一种科学合理的炮孔空气间隔器,并用于紫金山金铜矿地下采场的爆破工业试验.研究表明:空气间隔器使用方便,爆破效果良好,爆破成本大幅度降低,通过实验设计得到的空气间隔器是合理的.     

预裂─缓冲爆破中柱状孔间应力波作用分析

利用新型全息动光弹,以南芬矿高台阶靠帮控制爆破的现场参数为实验模拟基础,研究了两预裂孔间应力波迭加的动态变化过程。在两炮孔均实行孔底和孔口同时起爆（四起爆点）,并对孔底进行加强装药条件下,获得了不同时刻的等差条纹图。发现沿炮孔方向应力波分布有很大不同,提出了初始Ｐ波与后出现的Ｓ波迭加形成的波是所有波中最重要的部分。研究表明,孔底加强装药是深孔孔底产生预裂效果的关键因素,孔底连线上应力场强度不受端部效应影响。     

围岩损伤控制爆破数值模拟研究

为研究不同结构装药周边孔爆破对围岩损伤的影响规律,采用数值模拟方法开展了研究工作. 模拟结果表明,从获得良好爆破效果和降低围岩损伤的角度来看,在4种装药结构中,水+切缝管的效果最好,空气介质耦合时最差,中间依次为水介质耦合、空气+切缝管的装药结构. 因此在实际工程中,周边孔采用水+切缝管的装药结构,可适当增加炮孔间距或减小装药量,取得与其它装药结构相同的周边爆破效果,尤其对于松软破碎岩体爆破效果更加明显. 同时水的存在对于工作面的降尘和防止瓦斯爆炸等灾害事故的发生也具有一定的作用. 数值模拟结果与试验结果所得结论一致.      

预裂—缓冲爆破中柱状孔间应力波作用分析

利用新型全息动光弹，以南芬矿高台介靠帮控制爆破的现场参数为实验模拟基础，研究了两预裂孔间应力波迭加的动态变化过程，在两炮孔均实行孔底和孔口时起爆（四起爆点）并对孔底进行加强装药条件下，获得了不同时刻的等差条纹图，发现沿炮孔方向应力波分布有很大不同，提出了初始Ｐ波与后出现Ｓ波迭加形成的波是所有波中最重要的部分，研究表明，孔底加强装药是深孔孔底产生预裂效果的关键因素，孔底连线上应力场强度不受端部效应影     

露天深孔空气间隔装药爆破的数值模拟研究

为解决露天大孔径深孔爆破普遍存在大块率高的问题,采用中部空气间隔装药代替原有连续装药。通过Ansys/Ls-dyna有限元软件构建了上下装药比例分别为1:4、3:7、2:3及1:1时,空气间隔占比分别为炮孔长度的10%、12.5%、15%、17.5%和20%的计算模型进行分析,结果表明：当上下装药比例为3:7,空气间隔占比为15%时,孔壁压力没有过多的应力集中,应力分布均匀,孔内有效平均压力最高,高压作用时间长,有利于岩石的破碎块度分布均匀。同时构建了当炮孔密集度系数为1.4、1.6、1.75时的计算模型,对以上结论进行了验证。     

几种典型爆破振动控制技术的试验研究

为有效控制爆破施工过程中所产生的爆破地震效应,分别开展了电子雷管起爆、加减振孔、加空气垫层、不同起爆方向等典型爆破振动控制技术的减振试验研究,得到了质点振动速度、减振率、振动衰减系数等典型振动参量的变化规律.试验结果表明,各减振技术在相应条件下均能起到一定的减振效果,实际工程爆破施工时,应综合考虑爆区地质条件和周围环境因素,选择合适的爆破振动控制技术.      

隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10～60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0～3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。     

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.     

基于量纲分析的戈壁地区爆破振动衰减模型

为了建立预测精度较高的戈壁地区爆破振动衰减模型,首先在大量现场爆破振动监测的基础上回归得到了传统的萨道夫斯基公式；进一步通过分析与爆破效应相关的物理量,基于量纲分析法推导了可以反映柱状装药特征的成排深孔爆破振动速度预测公式；最后将推导得到的爆破振动速度预测公式与传统萨道夫斯基公式进行现场应用,验证本文爆破振动公式的准确性。研究结果表明,本文爆破振动公式在三个方向上(水平径向、水平切向和垂直向)的振动速度预测精度均高于萨道夫斯基公式,后者预测值的平均相对误差约为本文爆破振动公式的两倍。研究结果可为爆破振动的分析、预测以及安全评价提供参考依据。     

爆破载荷作用下围岩裂隙发展特征试验研究

为研究爆破载荷条件下围岩损伤范围与裂隙扩展行为问题,以云南红河州咪的隧道爆破开挖为背景,通过理论分析与室内模型试验分析方法,以Froude比例法建立爆破载荷作用下裂隙发展试验模型,分析爆破载荷作用下围岩试样的动态力学与裂隙发展趋势.结果表明:通过对空气间隔装药孔壁压力计算得到应力波作用下裂隙范围计算公式,同时基于爆生气...     

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。     

城市浅埋隧道爆破原理

城市隧道以浅埋居多,对于岩石隧道掘进当前以钻爆法为主.城区浅埋隧道爆破区别于普通的山岭隧道体现在三个方面.一是,浅埋隧道本身的围岩分布在Ⅳ～Ⅵ级,爆破对围岩的扰动大.二是,城区需要保护的房屋类型多、地下管线复杂.三是居民对爆破振动承受能力弱,常常出现“爆破扰民”与“民扰爆破”现象.该文以大连地铁的浅埋隧道爆破施工为背景,分析柱状装药爆破理论,减轻爆破对围岩的破坏;给出了更人性化的爆破振动速度控制指标,尤其对地下管线给定爆破振动控制指标.为实现爆破振动控制,综合利用孔内外毫秒微差延时爆破技术,并对爆破振动测试给出布点依据.所有这些对城市浅埋隧道爆破原理进行系统阐述,对未来城市轨道交通建设有指导意义.     

近间距隧道爆破地震效应的试验研究

为了解决层状岩体中采用钻爆法修建近距离双线隧道的爆破影响问题,基于现场试验,总结了爆破衰减规律.试验结果表明,新建隧道爆破时,振动速度随着与爆源距离的增大成非线性减小;振动速度具有很强的方向效应,迎爆面径向振动速度均大于切向振动,径向振动速度对既有隧道和新建隧道围岩的损伤起主导作用;采用上下台阶开挖时,上台阶爆破冲击波对既有隧道的影响比下台阶显著.根据萨道夫斯基回归公式给出了距爆源不同距离的单段最大装药量.将爆破对新建隧道本身围岩的损伤破坏和对相邻隧道的影响结合起来综合考虑,对层状岩体中隧道爆破参数进行了优化.     

爆破振动传播规律的实验研究

根据场地爆破振动波的传播原理与耗散规律,设计了单孔爆破、双孔延期爆破和三孔延期爆破试验。首先研究了单孔爆破在控制药量变化和传播距离变化下的振速峰值变化规律,利用萨道夫斯基公式反推场地的爆破振动参数,通过爆破振动参数可以预测爆破施工中任意点的爆破振动速度峰值;其次通过单孔爆破数据比较分析了影响振速的因素,以此来修正理论计算的值;最后研究了双孔和三孔在不同延期时间下爆破,得出了爆破振动波的叠加规律;并通过分析延期与振速关系得出爆破最佳的延期时间。     

冻土光面爆破参数的试验研究

在不偶合系数和光爆层厚度一定条件下，进行改变炮眼间距的系列试验，确定合理的炮眼密集系数。验证了不偶合装药和空气柱装药结构能改善光面爆破效果。得出的结论对冻土光面爆破的设计与施工具有一定的参考作用。