爆炸荷载下岩石损伤的数值模拟研究

基于所建立的岩石动态损伤模型,对沟槽深孔微差爆破进行了数值模拟。计算结果较好地反映了爆炸荷载作用下岩石的损伤演化规律,客观地再现了爆破破岩的物理过程。     

超大断面高天井短微差类球状药包爆破成井技术与工程实例

 高精度雷管短微差爆破是提高超大断面高天井爆破成井效率和降低爆破振动效应的有效手段。分析短微差类球状药包爆破漏斗的形成过程,理论推导深孔爆破成井同层孔间短微差延期时间和层间微差延期时间的计算公式。对短微差成井爆破的破岩效果和振动规律进行数值模拟,得到不同微差时间下天井爆破模型的有效应力峰值、有效应力作用时间和振速峰值。通过对计算结果的综合研究,确定调压井导井爆破同层孔间最佳短微差延期时间为9～11 ms。研究结果在超大断面调压竖井导井爆破中得到成功应用,现场应用结果表明：短微差类球状药包爆破解决了超大断面高天井爆破成井难题,突破了成井高度限制,同时有效降低了爆破振动破坏效应,研究结果具有广阔的推广应用前景。     

砂土-微风化岩复合地层地下连续墙成槽技术

针对砂土-微风化岩复合地层地下连续墙施工中微风化岩成槽困难的问题,提出了对微风化岩石爆破预处理的方法。采用微差毫秒爆破方法对微风化岩中地下连续墙边界及内部依次进行爆破,确保开挖面平整并控制冲击波能量对周围区域的影响。针对岩面以上为砂层地质易塌孔的问题,采用在岩面以上加钢套管的方式钻孔、成孔后下PVC管进行保护。与传统挖槽方法相比,深孔爆破法不仅破岩效果好,且大大缩短了工期。     

复杂环境下深孔松动控制爆破技术的应用

利用深孔松动控制爆破技术对复杂环境下拓宽路段山体进行爆破开挖。根据工程特点 ,通过优化深孔松动爆破参数和光面爆破参数 ,选定适宜的松动作用方向 ,采用闭合双回路孔内外延期非电微差起爆技术 ,严格控制最大一段起爆药量 ,并采取有效的安全技术措施 ,爆破达到了预期效果 ,未造成任何危害     

某典礼爆破工程施工技术

大型开工仪式典礼通常对听觉、视觉效果要求比较苛刻,通常会采用大型的深孔微差爆破进行渲染,但大部分情况下场地无法满足要求。该文介绍一种用于大型典礼仪式的飞散爆破与裸露爆破、中深孔爆破相结合的典礼爆破施工技术,以供同类工程参考。     

硬质岩地层下隧道近接施工逐孔微差爆破效果研究

以硬质岩地层下小净距接近工程为依托,结合国内外研究成果,展开对接近工程中新建隧道逐孔微差爆破施工效果研究。以动态化反馈施工理念为依据,充分利用监控量测,爆破设计参数完善,爆破方案优化,及时对新建隧道爆破产生的振动速度、位移和二次衬砌应力增量进行监测分析,减小新建隧道爆破影响效应;现场监测结果表明,采用逐段优化后逐孔微差爆破等爆破参数,设计合理,新建隧道下穿爆破未对既有隧道安全产生较大影响。以期为类似工法隧道工程爆破掘进施工提供参考和借鉴。     

露天深孔多排微差爆破在我矿的应用

露天深孔多排微差爆破是水泥行业石灰石矿普遍采用的爆破技术。本文介绍了江油水泥厂石灰石矿深孔我排微差爆破的设计、施工、起爆和安全注意事项。     

复杂环境下市区土石方工程爆破技术研究

小南山隧道口01-09保障房项目土石方工程工序多、工期紧,且位于市区,周边环境复杂。在爆破过程中,采用浅孔台阶爆破、深孔台阶爆破和深孔光面爆破相结合的爆破设计,选取了合理的爆破参数,同时还采取立面防护和平面覆盖防护措施控制爆破飞石,实施多段毫秒微差爆破技术控制爆破振动。结果表明,按时完成预期工程,达到了较好爆破效果的同时,还做到了"微震感,无飞石"。     

多控制因素条件下深孔台阶预裂爆破的实践

介绍了在采用深孔台阶微差预裂爆破时的钻爆设计,并提出了在中等风化片麻岩地质条件下小爆区范围内控制边坡稳定、爆岩粒径适宜、地面建筑安全的爆破参数,为今后类似地质条件下的爆破施工提供实践经验,供同行借鉴.     

微差爆破技术在人工挖孔桩中的应用

本文重点介绍了将微差爆破技术应用于人工桩成孔施工中,来处理成孔过程中遇到的坚硬的孤石层和嵌岩,对微差爆破的时间间隔、用药量等参数进行实例计算,阐述了微差爆破技术的施工方法和布孔设计。     

隧道爆破施工合理毫秒延期时间的数值研究

毫秒延期爆破作为降低爆破震动效应的主要措施,已广泛应用于实际工程。但毫秒延期间隔时间多以经验或现场爆破试验给出,数值模拟方面所做研究较少。基于ANSYS/LS-DANY有限元软件的动力分析功能,建立了隧道三维爆破模型。简要分析了最大段药量对爆破震动效应的控制作用,在此基础上首次定量研究了不同的毫秒延期时间对隧道衬砌动力响应的影响;并结合质点震动速度安全判据,给出了合理的毫秒延期爆破时间。本文定量研究毫秒延期爆破间隔时间的方法及所采用的模型,可结合不同隧道的具体爆破条件修正后推广应用。     

沟槽石方基础施工技术研究

沟槽爆破不同于一般台阶爆破，其具有特殊性和复杂性。爆破设计和施工应在充分了解沟槽岩体的工程地质特征和周边环境的条件卞，制定切实可行的爆破施工方案和有效的防护措施。基丁北京市张坊水源应急供水工程的特点，探讨了沟槽石方爆破的设计原则和爆破施工方案：提出了沟槽控制爆破炮孔布置形式、分段装药结构、微差起爆技术以及控制爆破振动和飞石的安全措施。在实际工程中应用上述方法，获得了理想的爆破效果。     

基于原生节理统计和爆破裂纹模拟的堆石料块度分布预测

 水电工程堆石料爆破级配要求高、块度预测难,以岩体原生节理统计和爆破裂纹模拟为切入点,采用现场调查、室内试验、数值仿真和工程检验等方式,开展堆石料爆破块度分布研究,尝试建立一套堆石料爆破块度预测方法。通过现场调查,绘制研究区域的天然节理分布网络图,建立基于原生节理统计的三维节理岩体模型;通过SHPB试验装置获取岩石在冲击荷载作用下的动力学参数,利用Ansys/Ls-Dyna模拟了爆破裂纹的扩展范围;综合原生节理调查信息和爆破裂纹模拟成果,建立调查区域爆后三维节理岩体模型;利用ANSYS输出模型所有岩块的线–面–体数据并编制Matlab块度计算程序,采用基于爆破岩块第5条最长边的块度预测指标,得到调查岩体的预测级配曲线。工程应用表明,综合考虑原生节理和爆破次生裂纹联合切割作用的堆石料级配预测方法基本符合工程实际,且基于爆破岩块第5条最长边指标的级配预测结果要优于等体积球直径指标的级配预测结果,其在江咀料场级配预测中的整体误差为5.5%。研究可为类似工程的堆石料爆破开采提供可借鉴的级配预测手段。     

改扩建公路岩质高边坡爆破开挖稳定性分析

为研究不同爆破开挖方式对岩质高边坡稳定性的影响,依托京沪高速公路改扩建工程,建立岩质高边坡爆破荷载时程曲线,研究了边坡采用同时起爆和微差爆破两种起爆方式的动力响应特征,对比分析了两种起爆方式的安全系数以及质点速度变化规律。结果表明:采用修正的爆破荷载常量B计算等效爆破动载的方法,研究爆破作用下的岩质高边坡的稳定性是合理可靠的; 采用微差爆破边坡稳定性较高,边坡的安全系数随等效爆破动荷载的施加呈现出递减的周期性变化,在等效爆破动荷载F达到最大值F_max和0.6F_max时所对应的安全系数为极小值点; 各质点的速率变化与爆破动荷载的施加有同步变化,随着质点距爆破区的距离增加,规律逐渐减弱,仅在最大值附近出现峰值振动,而同时起爆的各质点的速率要大于微差爆破,不利于边坡开挖,各测点之间的峰值依次出现了递减和滞后的现象; 采用微差爆破在爆破区附近出现了应力集中现象,局部剪应力大于岩体的抗剪强度,产生剪切破坏,爆破前后的位移监测差值较小,取得了良好的松动作用,岩体出现局部裂隙,应注意后期及时支护。     

考虑岩体完整程度的岩石爆破损伤模型及应用

现有爆破损伤本构模型未能考虑岩体完整程度对爆破作用效果的影响。为此,对Yang等提出的爆破损伤模型进行了改进,建立考虑初始损伤的弹塑性爆破损伤本构模型及提出用于评价围岩受爆破影响的损伤判据。该本构模型包含初始损伤变量和岩体完整性指数、声波波速等参数间的关系式,并利用岩体初始完整性指数的变化考虑其完整程度对爆破损伤作用的影响。把该模型引入到LS-DYNA数值软件中,并结合工程实例进行数值模拟,得到爆破损伤云图及相应的爆破影响范围。然后将计算得到的爆破影响范围与现场实测值、基于常用的TCK爆破损伤模型的数值计算结果进行了对比。最后,分析了爆破影响最大半径、最大深度与岩体初始完整性指数间的关系。研究表明,爆破影响最大半径、最大深度均随岩体初始完整性指数的减小而增大,且前者的变化更为显著。基于所提出模型的数值计算结果和现场实测值较为符合;提出的损伤模型可为考虑岩体完整程度对爆破开挖影响的理论研究和工程实践提供参考。     

A numerical study of the effects of accurate timing on rock fragmentation

Some effects of accurate delay time on rock fragmentation have been examined numerically using a newly developed continuum damage model. Stress wave collision created by simultaneously initiating a continuous explosive column from opposite ends is simulated in both an axisymmetric environment and in bench blasting. It is shown that such a collision results in poor distribution of the explosive energy in the rock burden to be fractured and does not benefit rock fragmentation. When two small charges in adjacent boreholes are fired simultaneously, the stress waves generated by each borehole superimpose resulting in a larger volume of fragments. This volume of fragments obtained is affected by the scatter of the firing times of the detonators. It is pointed out that the increase in the volume of fragments by stress wave superposition is always accompanied by less satisfactory fragmentation. The simulation results of a small scale bench shot with three boreholes tend to agree with the documented actual blasting results within the time range studied. The implications of the numerical findings to practical applications are discussed. It is concluded that for rock blasting purposes, delay detonators having microsecond accuracy do not seem to benefit, instead, millisecond accuracy that does not depend on the length of the delay used is sufficient to achieve optimized rock fragmentation. The study modelled two rock-explosive combinations, granite-emulsion and dolomite-dynamite.     

《爆破安全规程》(GB 6722—2014)边坡岩体爆破振动速度安全允许值的理论探讨

开挖爆破诱发的地震波对岩质边坡有显著影响,我国《爆破安全规程》(GB 6722—2014)给出了边坡岩体的爆破振动速度允许值,但未明确说明取值的理论依据。为此,分析露天开挖爆破条件下邻近边坡岩体的附加动应力和质点振动速度场分布特征,推导以坡表质点振动速度表征的岩体附加动应力表达式。以边坡岩体不发生剪切和张拉破坏为控制要求,考虑边坡岩体分级特征和坡体结构特征,提出基于简单边坡模型的浅层岩体的爆破振动速度允许值。分析表明,岩体强度、边坡坡度、滑动面深度和地震波频率等均对边坡岩体的允许振动速度存在显著影响。其次,无剪切破坏条件下计算的爆破振动速度允许值与《爆破安全规程》(GB 6722—2014)的控制标准在量级上较接近,而无张拉破坏时各级岩体的爆破振动速度允许值差别不大,《爆破安全规程》(GB 6722—2014)中岩质边坡爆破振动控制标准应在理论分析和工程实践基础上进一步细化。     

溪洛渡电站地下洞室群爆破地震效应的研究

 采用现场爆破振动测试研究复杂地下导流洞群爆破地震波传播规律,并利用萨道夫斯基经验公式对测试数据进行回归分析,测试结果表明水平向爆破质点峰值振动速度可以作为地下洞室的安全判据;应用FLAC3D数值软件模拟爆破振动对相邻洞室的影响,得到爆破振动作用下相邻洞室振动速度、应力和位移的分布规律,并从静载作用和动载作用两方面分析评价相邻洞室的安全稳定性。计算结果表明：现场测试结果与计算结果吻合较好;采用振动速度作为安全判据是可行的;爆破振动作用下相邻洞室迎爆侧是容易出现破坏的区域,且随着冲击荷载增大,迎爆侧直墙最容易出现拉伸破坏。最后针对具体工程,根据相邻洞室洞壁最大拉应力与最大振动速度的统计关系,并结合岩石动态抗拉强度准则提出爆破振动作用下相邻洞室发生破坏的临界振动速度。     

Microseismic monitoring and numerical simulation on the stability of high-steep rock slopes in hydropower engineering

For high-steep slopes in hydropower engineering, damage can be induced or accumulated due to a series of human or natural activities, including excavation, dam construction, earthquake, rainstorm, rapid rise or drop of water level in the service lifetime of slopes. According to the concept that the progressive damage(microseismicity) of rock slope is the essence of the precursor of slope instability, a microseismic monitoring system for high-steep rock slopes is established. Positioning accuracy of the monitoring system is tested by fixed-position blasting method. Based on waveform and cluster analyses of microseismic events recorded during test, the tempo-spatial distribution of microseismic events is analyzed.The deformation zone in the deep rock masses induced by the microseismic events is preliminarily delimited. Based on the physical information measured by in situ microseismic monitoring, an evaluation method for the dynamic stability of rock slopes is proposed and preliminarily implemented by combining microseismic monitoring and numerical modeling. Based on the rock mass damage model obtained by back analysis of microseismic information, the rock mass elements within the microseismic damage zone are automatically searched by finite element program. Then the stiffness and strength reductions are performed on these damaged elements accordingly. Attempts are made to establish the correlation between microseismic event, strength deterioration and slope dynamic instability, so as to quantitatively evaluate the dynamic stability of slope. The case studies about two practical slopes indicate that the proposed method can reflect the factor of safety of rock slope more objectively. Numerical analysis can help to understand the characteristics and modes of the monitored microseismic events in rock slopes. Microseismic monitoring data and simulation results can be used to mutually modify the sensitive rock parameters and calibrate the model. Combination of microseismic monitoring and numerical simulation provides a more objective basis for the numerical model and parameters and a solid mechanical foundation for the microseismic monitoring.