不同水深条件下水下钻孔爆破破岩机理研究

为研究水下钻孔爆破中不同水深对爆炸冲击波和岩石破碎效应的影响,结合重庆万州长江公路大桥防撞设施水下基坑及基槽开挖工程,通过ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,得到不同水深条件下爆炸冲击波拉应力峰值。运用MATLAB软件对不同水深岩石破碎拉应力峰值与炮孔距离的关系进行非线性拟合,计算得到不同水深条件下不同炮孔距离的峰值拉应力理论值,进而获得不同水深条件下的爆破损伤区域。研究表明炸礁区岩石上覆30 m左右水深情况下,爆破损伤区域半径为1.5 m,对水下钻孔爆破工程实践提供了依据。     

气泡帷幕对水中冲击波衰减特性的数值模拟研究

为深入研究气泡帷幕在深水岩石爆破中减少爆破危害的机理,对深水岩石钻孔爆破中气泡帷幕对水中冲击波的衰减特性进行了理论分析,建立了气泡帷幕距离被保护目标分别为50 cm、250 cm、450 cm的三个简化深水岩石钻孔爆破数值模型,通过计算得到了相应的冲击波压力时程曲线,通过对峰值压力、比冲量等的分析得到了气泡帷幕对水中冲击波的衰减特性。本研究结果可为深水岩石钻孔爆破工程实践中的冲击波防护提供了参考。     

水下爆破破冰机理的数值分析研究

以黄河包头磴口段爆破破冰试验为基础,采用LS-DYNA有限元软件模拟了水下爆破破冰过程,研究冰层在爆破水压力作用下的破坏机理。根据现场试验条件,水深为4.5 m,冰厚0.5 m,10 kg的集中乳化药包位于冰下1.5 m处,同时考虑底部的淤泥的影响,建立了相应的模型进行数值计算。计算得出破坏后的冰层可分为破碎,裂隙和震动三个区,其中冰层破碎区半径约为5.5 m,与现场实测结果一致。研究表明水下冲击波压力对冰层的破坏起主要作用。     

多层差异性气泡帷幕对水下爆破冲击波的衰减效应的试验研究

为评估气泡帷幕产生的气水混合层对冲击波能量的衰减效应,设计了乳化炸药水下延期爆破试验,研究气泡帷幕对水下爆破冲击波的影响。以冲击波斜入射条件下波阻抗差异性为研究对象,设计多层差异性气泡帷幕。以距爆心12 m处帷幕前、后测点处的冲击波衰减率为评价指标,测得多排孔气泡帷幕前测点处的冲击波压力峰值为1.518 MPa和1.493 MPa,帷幕后测点处的冲击波压力峰值为0.026 MPa和0.034 MPa,冲击波综合衰减率为97.72%⁹8.29%。与陆上岩石爆破冲击波传播规律相比,水下爆破冲击波作用时间短,波阵传播速度快,冲击波压力更大,且传递过程中能量损耗少,传递效率高,同等爆破当量的条件下水下爆破对结构的损害更大。采用多层差异性气泡帷幕对水下爆破施工进行防护,可以在完成水下炸礁爆破施工任务的同时,不破坏水下生态环境。     

浅水中爆炸水底介质对水中冲击波峰值压力影响的试验研究

作为评判水中爆炸冲击波强度的一个重要因素,水中冲击波峰值压力研究至关重要。在满足爆炸相似律的基础上对水中爆炸试验的相似要求进行推导,建立试验条件下水中冲击波峰值压力的回归模型。在两种水底介质、不同水深情况下进行试验,采集不同测点的水中冲击波的峰值压力,运用π定理和量纲分析、最小二乘法对试验数据进行分析,得出了符合爆炸相似律的公式,并验证了回归公式的准确性。通过显著性检验可知浅水中爆炸中测点和装药的距离对水中冲击波峰值压力的影响最大,水深因素的影响可忽略。对不同水底介质试验中的数据分析得出水底介质对峰值压力影响较大,软泥夹石水底试验中测得冲击波峰值压力约为软泥水底试验中冲击波峰值压力的4/3倍。     

防护条件下爆破冲击波衰减规律研究

在广州天河城西塔楼爆破之前,对近在10 m的玻璃幕墙安全性问题进行了论证.在目前还没有准确可行的计算爆破冲击波方法的条件下,从爆破冲击波对附近目标物的破坏机理入手,在室内对爆炸冲击压力进行了测试,模拟了在防护条件下爆破冲击波的衰减变化情况,并与在无防护条件下爆破冲击波衰减变化进行了同步对比,得到了在防护条件下爆破冲击波的衰减规律,指出近体防护材料的强度只要能够高出爆破冲击波的最大峰值,就能够有效地保护防护对象,这一结论在广州天河城西塔楼爆破拆除防护实践中得到了验证.     

装药位置对爆破破冰效果影响的数值分析

采用数值模拟的方法研究了炸药装药位置对水下冰凌爆破效果的影响。以黄河防凌破冰试验为基础,采用有限元软件LS-DYNA模拟了炸药在水下不同深度处的爆破破冰效果。模拟结果表明在深度大于4.5 m的水中,药包位于冰下约1.5 m处破冰效果较好;当水深较小时药包的最佳深度相应增加。通过对水压力变化分析,揭示装药深度和水深对爆破效果影响的物理机制。研究结果为防凌破冰设备的研制提供了理论依据。     

水下钻孔爆破水中冲击波试验研究

通过海边浅层水中钻孔爆破试验,实测得到了水中冲击波波形曲线及压力数据;分析了水下钻孔爆破水中冲击波的特性和传播衰减规律,并给出了水中冲击波的半理论半经验公式,验证并总结出部分相关结论,为进一步的研究积累了经验。     

水下钻孔爆破水中冲击波试验研究

通过海边浅层水中钻孔爆破试验,实测得到了水中冲击波波形曲线及压力数据;分析了水下钻孔爆破水中冲击波的特性和传播衰减规律,并给出了水中冲击波的半理论半经验公式,验证并总结出部分相关结论,为进一步的研究积累了经验。     

基坑爆破预留层对围护桩的保护作用数值分析

基坑爆破开挖工程中爆破开挖部分与围护桩之间通常会预留一定厚度的岩土层,用以保护基坑围护结构的安全,免受爆破产生的巨大能量的损害。为了得到合理的预留层厚度,保证基坑开挖过程的安全,最大限度缩减施工周期,提高经济效益,采用LS-DYNA有限元分析软件,对基坑爆破开挖时对临近钻孔灌注桩的保护效果进行了数值计算分析。分析得出,预留1.5m厚中风化泥岩作为临近钻孔灌注桩的保护层,能显著降低爆炸荷载作用下钻孔灌注桩的压力峰值和最大主应力峰值,保护临近钻孔灌注桩免遭破坏;同时临近钻孔灌注桩的最后一排炮孔孔间采用25ms延时时间,可有效避免应力波峰值的叠加,进一步保护了钻孔灌注桩的安全。此结论可为类似工程提供参考。     

水下钻孔爆破减震安全技术及应用

介绍了广西贵港电厂取水泵房进水前池基岩水下钻孔爆破技术方案。该方案采用微差爆破技术,段间时间间隔≥50 ms,炮孔直径100 mm,孔距1.5m;排距1.2 m,平均孔深3 m,炸药单耗1.2 kg/m3,并在距水泵房前沿8 m处布设2排预裂减震孔,孔径110 mm,孔距0.5 m,排距1.2 m,孔深7 m。为了降低爆破引起的水冲击波对取水泵房的影响,还在取水泵房前沿5 m外设置1道水下空气帷幕。爆破施工实践表明,该方案有效降低了水下爆破对相距不足10 m的近距离取水泵房的振动影响,保障了取水泵房的安全。     

削弱水下钻孔爆破水中冲击波负面效应的试验研究

针对水下钻孔爆破危害防护问题,通过海边浅层水中钻孔爆破试验,实测得到了水中冲击波波形曲线及压力数据,对现在比较流行的抑制水下爆破负面效应的两种手段——延时起爆和气泡帷幕方法进行了验证与探讨。试验表明,选择合适的延时起爆能使总爆炸能量在时间上合理分布,而气泡帷幕手段对特定频率的冲击波有良好的削弱效果,为进一步的研究积累了很多有益的经验。     

应力波传播时爆破条纹图判读准则的检验

在一次爆破加载同时得到爆破模型动态等差线与等和线条纹图的基础上 ,采用部分改变物光光程的方法求得等和条纹的级数。为检验尚有争议的动态等差条纹级数判据 ,利用设计的一种应力波在边界反射后的爆破实验模型进行研究 ,解决了复杂条纹图的判读问题     

水下爆破破冰爆炸冲击波传播规律数值分析

利用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟研究水下爆破破冰过程中爆炸冲击波压力的作用特征和传播规律,对比分析在冰体覆盖的相对封闭条件和常规水下爆炸时水中压力变化的差异性。研究表明:爆炸冲击波产生的水压力以炸药为中心向四周传播,对冰面破碎起主要作用,被扰动冰体主要发生振动折裂。炸药周围近区压力初始峰值大体上相同,爆源远区相差较大,冰盖的存在减弱了爆破能量的耗散。对于相同集中药包,入水深度直接影响爆破破冰效果。和常规水下爆炸相比,在冰体覆盖的相对封闭条件下水中峰值压力较小,衰减速度较慢。     

水下钻孔爆破的水击波特性研究

以天津海河广场桥水下桥墩爆破拆除为例,分析了水下钻孔爆破的水击波形成特征,并通过爆破区的水中冲击波压力监测,实测了不同距离处的水击波压力大小和变化规律,研究了浅水区水中冲击波压力幅值、正压作用时间等作用特性,得到了海河浅水区水击波传播衰减公式。研究成果对指导工程设计施工和环境安全评估具有指导意义。     

水下钻孔爆破的爆炸冲击波测试与分析

以厦门港古雷航道水下炸礁为例,分析了水下钻孔爆破的水击波形成特征,并通过爆破区的水中冲击波压力监测,实测了不同距离处的水击波压力大小和变化规律,研究了水中冲击波压力幅值、正压作用时间等作用特性,得到了水击波传播衰减公式。研究成果对指导工程设计施工和环境安全评估具有参考意义。     

水下钻孔爆破水击波的传播规律及气泡帷幕对水击波的削减作用

结合长江航道莲沱段炸礁工程,用LS-DYNA软件对水下钻孔爆破进行数值模拟,研究水击波的传播规律和气泡帷幕对水击波的削减作用,分析了水下钻孔爆破3个方向上水击波的传播特性。结果表明,水下钻孔爆破水击波在炮孔轴线方向衰减最为明显,其次是与炮孔轴线夹45°角的方向,而最小抵抗线方向衰减最慢;且改变水深时,结论仍成立。同时,研究了不同位置的气泡帷幕对水击波峰值压力的削减效果。结果表明,气泡帷幕对水击波起到了良好的削减作用;且气泡帷幕离爆源较近时,对水击波的削减效果更好。     

一种改进的水下爆炸冲击波信号修正方法

爆炸载荷是舰船抗冲击设计和分析的基础,爆炸冲击波是表征炸药威力的一个关键物理量。在水下爆炸试验中,由于PCB138A50型电气石水下传感器在高频段存在失真,使得水下爆炸自由场压力信号存在上升沿、峰值失真的情况。当爆源与测点的水平距离远大于测点深度时,测点接收的信号需考虑反射波影响,一般会出现水面截断,形成驼峰现象。这都会使压力信号的冲击波能量计算产生误差,进而影响舰船的抗冲击分析。文章用Jensen提出的方法修正峰值,使用Cole函数对冲击波进行拟合修正。经对比,Cole函数拟合法比传统的指数拟合法修正后的冲击波能量更接近于试验炸药冲击波能量的理论值。