爆破漏斗试验在一次爆破成井中的应用研究

根据利文斯顿爆破能量平衡准则,在一次爆破成井的应用现场进行了系列单孔爆破漏斗试验以及变孔距的多孔同段爆破漏斗试验,并在装药孔附近按不同的间距布置空孔,以观察实际爆破时的装药孔与平行空孔之间的间距关系;对2种炸药爆破漏斗试验结果的爆破漏斗特性曲线、爆破漏斗体积与炸药埋深及其与漏斗半径关系、爆破漏斗的最佳埋深与l晦界埋深、爆破漏斗的炸药单耗等内容进行了分析研究。据此确定了与矿岩条件相匹配的炸药类型,得到了试验地段一次爆破成井试验的相关参数选取依据。     

露天转地下崩落法开采对高陡边坡影响的数值模拟

针对大冶铁矿采用无底柱分段崩落法形成的塌陷区问题,采用ANSYS和FLAC3D联合建立了三维模型,研究了塌陷区回填和不回填两种情况对露天转地下开采形成的高陡边坡的影响.通过对位移场、塑性区和应力场的计算结果分析,得出了影响规律.并设立位移监测点,分析高陡边坡的变形规律,将计算结果与实测结果进行了对比.结果表明,数值模拟分析结果与实际情况比较吻合,对塌陷区的回填限制了高陡边坡岩体的位移,改善了边坡岩体的应力状态,使边坡更加趋于稳定.     

基于组合赋权和灰色聚类评估的深孔台阶爆破效果评价

为了对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行综合评价,考虑爆破质量、安全、经济三方面目标,选取大块率、根底率、后裂距离、松散系数、单耗、延米爆破量、振动速度、飞散距离等8个参量作为评价指标。通过无人机、高速摄影、振动监测等技术手段对魏家峁煤矿4个生产爆破平盘开展现场监测,并利用Split-desktop、Motion studio等软件进行数据分析,得到了上述参量的量化指标。分别利用层次分析法和CRITIC法,获得评价指标的主、客观权重,然后基于离差平方和最大原则确定了各指标的组合权重。利用中心点三角白化权函数对灰色聚类法进行优化,建立了爆破效果的灰色聚类评估模型,对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行了综合评价,并根据综合聚类系数得到了4个平盘的爆破效果优劣顺序。最后对比指标数据分析了爆破效果最差的平盘主要存在的问题。研究结果表明:炸药单耗、大块率、根底率的组合权重都大于0.15,对爆破效果的影响较大;4个平盘的爆破效果优劣顺序为:1080平盘>1064平盘>1096平盘>1112平盘;1112平盘需要结合地质条件,针对后裂距离大、单耗高、延米爆破量小、飞散距离大等问题进行台阶爆破参数优化。     

80 m球径螺栓球节点单层球面网壳强震失效机理

为探究半刚性节点单层球面网壳在强震作用下的失效机理,以沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳为研究对象,采用通用有限元软件ANSYS,引入节点试验和数值分析数据来模拟实际工程中螺栓球节点的抗弯性能,建立可考虑节点实际连接刚度的精细化数值模型,并进一步考虑局部杆件和节点加强、壳体外表面安装维护材料等不同结构条件的变化,在此基础上,对其开展强震作用下的失效机理研究.分析结果表明:沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳的失效机理为局部节点瞬时大量破坏导致的结构动力失稳倒塌.局部加固网壳只能改善结构正常使用状态的各项响应指标,无法提高结构极限承载力.在现有结构表面安装维护面板,其各项响应指标(位移、支座反力等)皆明显增大,极限承载力下降57.1%,抗震能力明显降低.     

80 m球径螺栓球节点单层球面网壳地震响应分析

为探究半刚性节点单层球面网壳在地震荷载作用下的动力响应特征,针对沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳,采用有限元软件ANSYS,引入节点试验和数值分析数据来模拟实际工程中螺栓球节点的抗弯性能,建立可考虑节点刚度的精细化数值模型,并进一步考虑局部杆件和节点加强、壳体外表面安装围护材料等不同结构条件的变化,在此基础上,对其开展了自振特性及在不同峰值地震荷载作用下动力响应分析.分析结果表明:本项目已建成的大跨度螺栓球节点单层网壳具有良好的抗震性能,但螺栓球节点单层网壳局部开洞会形成明显的刚度薄弱区,建议洞口周边采用焊接球节点并对周圈杆件加强.若在现有结构外表面安装围护玻璃则导致结构的抗震性能明显降低,罕遇地震下,节点最大位移将比竣工结构增大140.1%,杆件最大应力增大77.8%,节点最大位移时程曲线有发散迹象,表明结构有发生整体倒塌的可能性.     

内壁腐蚀混凝土管道爆破动力失效机制

为了确保爆破振动荷载影响下临近服役多年埋地混凝土管道的安全,开展内部腐蚀混凝土管道爆破动力失效机制的研究. 基于Thistlethwayte混凝土腐蚀理论,建立运营期混凝土管道内壁腐蚀缺陷预测理论模型. 结合全尺寸承插式混凝土管道爆破模型试验及振动分析,验证承插式混凝土管道爆破动力响应的数值建模方法及参数选择. 通过腐蚀缺陷预测,开展不同腐蚀缺陷形态下的承插式混凝土管道爆破动力响应数值试验,分析爆破振动荷载作用下的腐蚀管道动力性能演化规律. 结合极限强度准则,确立腐蚀管道主控动力失效准则,提出爆破振动影响下运营期内壁腐蚀承插式混凝土管道的安全控制标准.     

地表爆炸作用下钢筋混凝土管道裂缝扩展机制

为了研究地表爆炸作用下埋地管道的安全性,针对城区内常见的浅埋承插式钢筋混凝土管道,设计并实施全尺寸埋地管道地面爆炸现场试验. 结合全耦合数值模拟手段及分离式钢筋混凝土建模方法,基于混凝土smeared crack模型,分析地表爆炸作用下承插式钢筋混凝土管道结构体系的动力响应特征及管道裂缝扩展机制. 研究结果表明,地表爆炸作用下,管道内壁开裂以斜向裂缝和环向裂缝为主. 斜向裂缝均出现在管道的承插接口处. 当爆源位于管道承插接口上方和管身中部正上方时,距爆源最近的管道承插接口处均产生明显的斜向裂缝. 承插接口是承插式钢筋混凝土管道体系抗爆的薄弱部位.     

大断面隧道新浇二衬混凝土爆破振动控制安全阈值

大断面隧道新浇二衬混凝土的强度较低,在爆破施工过程中易受到破坏。为研究新浇二衬混凝土爆破振动控制标准,结合大断面龙南隧道工程,采用现场监测与数值模拟相结合的研究方法,分析不同龄期大断面隧道新浇二衬混凝土在爆破振动作用下的动力响应特征,得出新浇二衬混凝土爆破振动控制安全阈值。研究结果表明：隧道二衬拱顶z方向振动速度和拉应力大于其他部位,峰值振动速度6.66 cm/s和峰值拉应力1.57 MPa出现在拱顶,拱顶是最危险位置;不同龄期下二衬拱顶的爆破振动速度随爆心距的增大呈指数衰减趋势,随着混凝土龄期的增加而衰减,且不同方向衰减趋势有差异;基于数值模拟结果和动态抗拉强度理论,大断面龙南隧道新浇二衬混凝土爆破安全振动速度阈值为2.80 cm/s。     

粉碎能耗与粒度分布指数的相关性

利用分形和分维数基本概念,导出粉粒度分布的分维数和分裂比、粉碎概率互相存在的简单关系,从能耗与颗粒表面分维数相关出发,推出单位体积粉碎能耗与粒度分布的值指数的相关性;同时推出单位体积粉碎能耗的分维数.当粉碎粒度分布的分维数近似小于0.89时,粉碎能耗呈现自然分形的特征.     

地下洞室爆破开挖过程中地应力瞬态调整诱发节理围岩松动机制研究

针对中高地应力条件下节理岩体地下洞室的爆破开挖引发的节理松动问题,基于应力波理论建立了节理岩体的瞬态卸荷力学模型,证明了简单条件下节理卸荷松动效应的存在。其次,运用离散元数值模拟方法,研究了考虑地应力瞬态调整过程的圆形隧洞节理围岩松动过程。研究表明,地应力瞬态调整过程中,圆形隧洞岩体径向应力的调整过程较直接简单,而切向应力则较为复杂;洞壁附近的节理岩体中可能形成远大于静态塑性区的松动损伤区,使最终屈服区以外的节理面强度和渗透性等力学参数发生劣化;地应力瞬态调整将在节理岩体中诱发质点的振动,是节理面损伤的主要来源。