螺旋管聚能药包根底光面爆破机理研究及应用

针对现阶段光面爆破存在的根底不平整问题以及炸药能量利用率低的问题,提出了一种螺旋管聚能药包。为探究药包的破岩机理,采用LS-DYNA数值模拟和钻孔爆破试验相结合的方法研究了此药包的破岩机理。数值模拟结果表明,螺旋管聚能药包能形成连续金属射流侵彻炮孔孔壁,孔壁被侵彻出垂直炮孔方向的裂缝。用普通柱状药包和此药包进行钻孔爆破对比试验,结果表明,螺旋管药包试样的残留炮孔孔壁有螺旋形侵彻缝,印证了数值模拟的侵彻结果。并且相比于普通柱状药包,其炮孔利用率提高7.2%、扩孔率提高8.4%。将此药包应用于舟山绿色石化基地围垦区,结果表明,螺旋管药包爆破区域根底高度平均比普通装药低14 cm,根底高度标准差比普通装药小12 cm。研究成果在爆破工程应用中有很大价值,可以降低施工成本、加快施工进度、提高爆破效果,适合在矿山开采、井巷掘进等工程中使用。     

有限长柱形药包土中爆腔特征尺寸的计算方法

为计算柱形药包土中爆腔尺寸,提出了一种有限长柱形药包在土中爆炸的特征尺寸近似计算方法,该方法利用球形药包爆腔膨胀准静态模型叠加的方式,给出了长径比较大情况下柱形药包爆腔特征尺寸及塑性区半径。与数值模拟对比表明,该方法的误差随长径比的增大而减小,当球形药包数量N=n、长径比在10及以上时,误差在12.2%以内,表明该方法能够较准确地预测有限长柱形药包爆腔的特征尺寸。     

条形药包的空腔发展过程模拟

通过分析条形药包爆破中等效单元球药包与岩土体中实际球药包间的不同特点，计算了任一单元球药包的空腔发展过程，为模拟条形药包的空腔发展过程提供了可供选择的途径。     

延长药包爆破漏斗特性的试验研究(论文缩要)

本文通过黄土中的小型爆破试验,就延长药包的定义及其爆破漏斗的特性这两个基本问题进行了分析研究 作者提出了应把药包长径比=20作为延长药包下限的建议,总结了延长药包爆破漏斗在不同埋深下的变化规律,归纳了相应的抛掷爆破有关参数的经验公式,旨在促进延长药包作用机理的研究,并为其在工程上的应用提供一定的设计依据。     

基于Starfield迭加法的条形药包爆炸应力场分析

在分析条形药包的现有理论研究方法与实验成果的基础上,认为爆轰波沿装药方向传播的时间效应是影响条形药包爆炸应力场特征的主要因素。综合Starfield迭加法与动力有限元法,提出了基于Starfield迭加原理的条形药包爆炸应力场数值分析模型,全面分析了不同起爆方式下条形药包爆炸应力场发展及形成规律,结论对实际工程具有一定指导意义。     

垂直条形药包土中半压缩爆炸成型

本文讨论了垂直设置的条形药包土中半压缩爆炸成型一般原理。条形药包半压缩爆炸成型是各种爆炸型式中的一种典型情况,在系统试验的基础上,建立了计算漏斗坑各部参数的经验公式以及药包群的设计布置方法。     

轴向分布式药包激发地震波场模型

炸药震源激发地震波场幅频特性直接影响地震勘探精度,本文通过计算研究轴向分布式药包激发地震波场幅频特征规律:以球形空腔震源模型为基础,采用叠加方法获得轴向分布式药包激发地震波场计算方法,并与数值模拟结果进行对比。研究表明:该方法误差在7%以内;在爆心距大于药柱总长度9.8倍时轴向分布式药包所激发地震波速度场与球形药包基本一致,但地震波的频率更高。     

药包群同时起爆地震场中振动峰值研究及其在边坡开挖中的应用

基于粘性岩石中爆破地震的波动能流衰减规律,探讨了药包群同时起爆产生的地震场中波动能流主导方向及其在同方向上振动峰值与爆心距的关系,获得了药包群同时起爆地震场中振动峰值分布规律,确立了药包群包络面与边坡面的夹角和边坡地震强度的关系,依此关系,对攀西高速公路边坡爆破开挖重新设计,改变药包群包络面倾角,降低了边坡震动强度,确保了边坡稳定性。     

条形空腔分集药包若干设计问题的研究

本文讨论了条形空腔药包的分集原则、间断长度、药量计算和最小空腔比的确定,以及条形空腔药包的地震效应等,它们都是条形空腔药包设计中必须解决的重要课题。文中对建立的计算公式列举了若干算例,证明与爆后的实际情况或小型试验比较吻合。     

控制爆破技术

本文试图对控制爆破这一技术名词提出合理的说明,同时对药包计算和一般的药包布置方法提出了原则性的建议意见。     

温度、压力对甲烷-空气混合物爆炸极限耦合影响的实验研究

为了研究不同初始条件对甲烷-空气混合物爆炸极限的影响,利用容积为20 L的爆炸罐,在不同初始温度(25~200 ℃)和初始压力(0.1~1.0 MPa)条件下测定了甲烷-空气混合物的爆炸极限。实验结果表明,随着初始温度和初始压力的升高,爆炸上限升高,爆炸下限降低,爆炸极限范围扩大。在实验温度和压力范围内,常压/常温条件下,爆炸上限和下限与初始温度/初始压力呈线性相关。爆炸上限与初始温度的相关性受初始压力的影响,其与初始压力的相关性也与初始温度有关。然而,初始压力/初始温度对爆炸下限的影响与初始温度/初始压力的相关性并不显著。初始温度和初始压力对爆炸极限的耦合影响比单一因素对其的影响大,且相较而言,其对爆炸上限的影响更为显著。本文中绘制了影响曲面来描述初始温度和初始压力如何影响甲烷-空气混合物的爆炸极限。     

尿素抑制甲烷爆炸过程中爆炸压力与自由基变化耦合分析

为建立抑爆过程中,尿素对甲烷宏观抑爆效果与微观抑爆机理之间的联系,利用20 L球型爆炸测试装置开展实验,测量了尿素粉体抑制甲烷爆炸过程中爆炸压力,利用光栅光谱仪采集火焰发射光谱数据;采用光谱分析和数据同步分析方法,分析该抑爆过程中爆炸压力和NO、CN、CHO、HNO、OH等关键自由基或分子的变化,得出甲烷爆炸压力发展过程与相关自由基含量之间的耦合变化关系。研究表明,加入尿素能有效地降低甲烷的爆炸压力,延长甲烷的爆炸感应期;在尿素的作用条件,NO、HNO含量的升高和CN、CHO、OH含量的降低,可以抑制甲烷爆炸;NO、CN、CHO、HNO自由基分子与甲烷爆炸升压过程有较大联系;OH自由基一直存在于甲烷爆炸的整个过程中且含量较高;对以上自由基的干预,可以在相应阶段发挥抑爆作用。     

稀土金属材料填充方式对预混气体爆炸特性抑制研究

利用20 L球形爆炸装置,探究了在多孔稀土金属材料两种不同的填充方式（球状和片状）下甲烷-空气预混气体爆炸特性的变化规律,考虑了留空率和填充密度对预混气体爆炸特性的影响,并利用压力传感器记录球体内爆炸压力曲线。研究结果表明:甲烷爆炸压力、最大压力上升速率和爆炸指数均与留空率呈正比例关系,与填充密度呈反比例关系,片状材料下最大压力下降幅度大于球状材料下的;片状材料抑爆性能优于球状材料的,片状材料的双重抑爆作用对爆炸威力的影响更甚;2种不同填充方式下阻火抑爆的主要机理存在差异。     

三维爆炸与冲击问题仿真软件研究

针对三维复杂爆炸流场的数值模拟,开发了欧拉型三维爆炸与冲击问题数值模拟软件EXPLOSION-3D,对该软件的三个组成模块即计算程序MMIC-3D、有限差分网格自动生成前处理程序MESH-3D和可视化后处理程序VISC-3D的基本理论和算法进行了讨论。以楼群中爆炸流场的三维数值模拟为例,采用该软件对大型爆炸发生后形成的爆炸场进行了数值模拟研究,得到一些有意义的数值结果,这些结果对于爆炸灾害的预防和评估具有重要的参考价值。     

氮气喷出对管道瓦斯爆炸的阻爆研究

为探究喷出氮气对瓦斯爆炸火焰传播的抑制能力，设置三种氮气喷头布置方式来进行阻爆实验，采用的氮气喷出压力有0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 MPa，爆炸开始后喷射氮气，爆炸结束后氮气立刻关闭。结果表明，单喷头距泄压口20 cm时，各压力下喷出的氮气都未能阻爆，但火焰在整个管道内的平均传播速度随氮气压力增大而减小；单喷头距泄压口35 cm时，喷气压力0.5 MPa下成功阻爆，其他喷气压力下未能阻爆；双喷头喷气时，喷气压力0.3、0.4、0.5 MPa情况下都能够阻爆，且喷气压力越大，火焰被阻止的位置越靠前。阻爆的实现，需要氮气在阻爆位置将管道截面上的预混气稀释到可燃极限以下，因而氮气量是影响稀释的重要参数。单喷头时，喷头距离泄压口远更易于实现阻爆。采用双喷头时，氮气区扩大，阻爆所需氮气压力、氮气总量比单喷头时都大为降低。     

砂墙吸能效应对化爆相似律影响的数值研究

同介质中同能量密度的化学炸药爆炸满足爆炸相似律,在此类化爆实验中,缩比实验作为一种经济有效的实验方法被广泛采用。一些研究人员进行化爆缩比实验时,为了保证实验安全,通常会在实验中加入砂墙,起到吸收爆炸能量,消减冲击波的作用。为了研究砂墙消波吸能效应对化爆相似律的影响,建立了同介质中同能量密度化学炸药爆炸的一维计算模型,并利用两相流程序对三种缩比条件下(1∶1/1∶5/1∶10)的物理模型进行了数值模拟。数值计算结果显示:由于砂墙的吸能效应,化爆不再满足相似律。     

水下爆炸作用下基于声学的爆源子结构输入方法

无限域吸收边界和爆炸波输入是水下爆炸载荷数值模拟的两个关键问题.本文借鉴基于内部子结构的地震波动输入方法和爆源子结构多尺度分析方法,考虑水下爆炸载荷与地震载荷同属于波动问题,提出一种水下爆炸作用下爆源子结构的爆炸波输入方法,该方法首先通过对爆源区域进行水下爆炸波自由场的波场分解,并利用地震波的内部子结构输入方法,将该自由波场运动转换为等效爆炸波输入载荷,从而实现了水下爆炸问题中冲击波的输入;本文采用圆形爆源子结构区域,并采用AUTODYN软件中一维自由场模型计算水下爆炸作用下该区域的自由波场压力时程.进一步,基于连分式近似方法提出了一种模拟无限域水体辐射效应的高精度时域人工边界条件,该吸收边界可设置于离结构和爆源子结构较近处.本文提出的分析方法通过圆形爆源子结构进行水下爆炸载荷的转化,并采用高精度吸收边界大大减少计算区域,既保证了计算精度,又降低了单元数量,具有较高的计算效率和较强的实用性.通过数值算例分析,验证了本文模型与方法的准确性,模拟了水下爆炸作用下的冲击波和气泡脉动阶段测点的压力时程曲线,并研究了圆形结构对水下近场爆炸波散射效应的影响规律.     

管道内流动气体爆炸问题的实验研究

利用ＤＢＺ １ 型爆炸实验装置,通过测定３ｍ 爆炸噪声级,对管道内流动气体爆炸的若干问题进行了研究。这些问题主要包括:爆炸随可燃气体浓度变化的特征、流动阻碍作用和流量对爆炸性能的影响等。对有关结果进行了理论分析和讨论。     

柴油舱组集中透气管燃爆危险性及阻隔防爆技术

对常温常压下柴油舱组集中透气管中柴油蒸汽的燃爆危险性以及阻隔防爆技术的抑爆效能开展了实验研究。利用nac HX-3高速相机和CY-YD-205压力传感器记录燃爆传播过程和爆炸超压,阻隔防爆装置分别采用新型抑爆小球和普通波纹型阻火器。结果表明:常温常压下,一旦柴油油舱发生爆炸,爆炸火球可以通过透气管传播到相邻油舱,并引起二次爆炸,具有较大的危险性;普通波纹型阻火器在爆炸过程中阻火失效,而新型抑爆小球具有较好的抑爆效果;相对于光滑透气管工况,在点火舱上方安装抑爆小球后,被点火舱内的最大爆炸超压可以显著地从552.5 kPa降低到35.0 kPa;抑爆小球的中空多孔结构是其阻隔防爆的关键,多孔结构不仅可以增大比表面积、扩大热损失,而且还可以有效地分割削弱反应面。     

连通装置气体爆炸特性实验

为了研究连通装置气体爆炸特性及其发生、发展规律,建立了气体爆炸测试系统,得到了密闭条件下连通装置气体爆炸特性,揭示了连通装置气体爆炸过程爆炸强度增加机理,为连通装置气体爆炸防爆安全设计提供参考.