隧道爆破设计智能系统的组成与结构研究

针对目前隧道掘进爆破设计多以人工设计并辅以CAD绘图而存在设计质量差、速度慢的不足,进行了爆破设计智能系统的组成和结构研究。按照爆破设计与施工所涉及的参数特点,应用软件工程、人工智能等方法,确定以知识库、数据库、推理机、人机交互系统和解释机构为隧道爆破设计智能系统的组成部分。创建了系统管理、参数智能计算、爆破数据、布孔设计、施工设计和施工信息管理等系统功能模块,并给出了爆破设计数据流程图。实现了掘进掌子面上炮孔的自适应布置。由此研制的智能系统能够完成传统、人工智能和完全智能3种方法的隧道爆破设计。隧道爆破实例的设计结果表明,采用本设计系统能够自动、准确、快速、高质量地获得炮孔布置、布孔说明、爆破命令等设计图表。     

压碴爆破方法与经济效果

本文主要介绍了目前露天矿山开采使用的压碴爆破方法。文中较系统的对碴体在爆破过程中的作用、合理碴厚的确定,爆破质量与经济效果等问题作了讨论,并与自由面爆破法作了对比。实践证明,压碴爆破法是一种行之有效,经济效果显著的爆破技术。     

航空轮胎爆破防护设计研究

飞机轮胎爆破引发的航空事故屡见不鲜,造成的事故甚至是灾难性的,因此民用飞机轮胎爆破防护设计必须通过适航认证.飞机起落架舱内布置有液压、压力信号器等系统关键设备,因此必须针对关键系统设备加装防护罩,保证在飞机轮胎发生爆破的情况下尽量减小对关键系统设备的伤害,以保障飞机系统安全.本文系统地研究了起落架舱内防护设计流程及方法,具体包括轮胎爆破防护设计准则和设计流程、轮胎爆破空气喷流模式试验研究、防护罩方案及防护验证试验技术等,航空轮胎爆破防护设计是系统性工作,本文的研究将对航空轮胎爆破防护设计提供一定的参考.     

一种大爆破起爆系统激爆机理实验研究

研究了一种中深孔大爆破复式起爆系统激爆引起爆破效果较差的原因，提出了改复式起爆系统为单药包孔口起爆的可行性。实验与应用表明，作者提出的方法，不仅提高了炸药的能量利用率，而且采用单式起爆后，可产生同排孔间微差爆破，有利于提高爆破效果。     

深孔微差爆破震动预报浅析

以深孔爆破的单孔装药爆破震动测试为基础，得到单孔装药爆破的样本函数，并通过系统随机脉冲下的响应分析建立了模拟深孔微差爆破震动波形合成的模型，通过试验和模拟探索用单孔装药爆破的样本函数来预报深孔微差爆破震动波形及峰值的方法。     

液相等离子体岩石爆破机理初步研究

建立了以NaCl溶液和高能量电容器组构成的等离子体模型试验系统 ,并将其用于岩石爆破试验。试验结果表明 :液相等离子体具有破碎介质的能力 ,试验系统是可靠的 ;与传统的炸药爆破相比 ,等离子体岩石爆破具有不产生粉尘、无炮烟、无有毒气体、无抛掷、低噪音等特点。     

光面爆破参数的规范化研究及参数优化试验

本文讨论了光面爆破和预裂爆破参数的规范化形式,提出了最优参数的概念,并据此在变质石灰岩中用正交试验法进行了系统的试验。根据试验结果,推荐了一组最优光面爆破参数。     

炮孔定向断裂爆破作用

采用三维激光全息动光弹超动态综合测试系统进行了定向断裂爆破模型试验研究。分析和讨论了定向断裂爆破动应力场参数和定向断裂爆破作用机理；优选了实用的定向断裂爆破新方法和配套工艺。经岩巷生产实践表明:所选择的切缝药包定向断裂爆破方法是可行的，它为改革现有光面爆破技术提供了良好的应用前景。     

地下墙施工爆破对既有隧道的振动测试与分析

结合复兴东路越江隧道浦西引导段地下连续墙爆破施工工程,给出了爆破施工对既有隧道振动影响的监测方案,包括测点布置、测试方法、测振系统。基于爆破振动监测数据,分析了3次不同位置和药量爆破下各测点的振动波形、速度、加速度响应、主频及主频域,根据判别标准得出了隧道在爆破振动下接近安全值底线的结论,同时归纳出不同爆破振动下结构的响应频谱特性,研究结果可为类似工程提供参考。     

基于Matlab和BP神经网络的爆破振动预测系统

爆破振动预测是一个复杂的非线性问题,可应用非线性功能强大的BP神经网络技术来解决,但由于其数值计算量大、可操作性不强等特点,在实际工程中应用困难。为了解决该问题,本文中将Matlab程序的强大计算能力与VB的友好界面相结合,利用ActiveX自动化技术和BP神经网络算法,开发得到爆破振速峰值预测系统。该预测系统可根据各工程实际情况选取影响爆破振动的主要因素作为输入参数,以预测爆破振速峰值。通过在北京市昌平线暗挖区间隧道工程中的应用表明:该预测系统在实际工程中使用方便,操作简单,预测精度高,人机交互界面友好。     

水压爆破法拆除多格式大型隔油池

文章系统地给出了用水压爆破法连续拆除多格式超大容积隔油池的爆破参数的设计及其技术处理。隔油池为多格式、细长型(最大长宽比为8:3),结构复杂。采用了梯恩梯药块条形装药、多药包,导爆索和非电、电导爆系统的串、并联复式传爆网络及微差起爆技术,取得了较好的爆破效果。离池壁仅1.8m的高压线绊桩(3m高)、离池壁7m的高压线杆和离池壁5m且平行于池壁的平房(20m长)都安全无恙。测得了水压爆破地震波形,用计算机处理系统获得了水压爆破地震波参数及衰减规律,实测质点速度是用萨氏公式计算值的0.3～0.45。为用水压爆破法拆除同类型复杂结构物提供了有价值的参考资料。     

用双随机变量回归改进爆破振速回归分析

介绍了用双随机变量回归方法改进爆破质点振速回归分析及其计算系统应用程序，对工程实测数据用双随机变量回归分析方法与传统的单变量回归分析方法进行的对比计算表明:该系统程序操作简便，计算精度有所提高；在预测爆破振速，确定爆破安全药量和安全距离时，能优选出更接近实际的爆振经验公式，取得更好的预测效果。     

结构爆破振动响应的频率与持续时间依赖性分析

明确结构爆破振动响应对频率与持续时间的依赖性有助于进行爆破参数设计和爆破振动安全评价。本文从频域上推导单段爆破振动、多段爆破振动、单自由度系统振动响应三者之间的关系,以延迟时间和爆破段数作为纽带分析爆破振动频率和持续时间对结构爆破振动响应的影响,最后以一组实测试验数据进行验证。结果表明,在延迟时间△τ下,多段爆破振动出现间隔1/△τ的频带现象,频率成分向优势频率f_i=n/△τ集中(n∈Z^+),且随段数增加,优势频率幅值增大。爆破振动中接近结构自振频率f_n的优势频率成分使结构产生较大振动响应,为此延迟时间的选择应保证在n/△τ优势频率处不会引起结构的共振。多段爆破振动在其多个优势频率n/△τ附近的结构振动响应放大系数均比单段大,其余处与单段相差不大,特别的,当优势频率f_i、单段爆破振动主频f_m和结构物自振频率f_n三者相近时,结构可能产生最大的响应。爆破段数的增加,使爆破振动持续时间增加,但仅在一定范围内使结构爆破振动响应增加,增加到一定值后,结构响应与持续时间关系不大。     

国外科技动向三则

1981年初我国水电科学技术赴美考察组了解到美国工程爆破的一些新动向,特简介于后。 (一)重视爆破振动影响控制,确保工程安全。美国垦务局设技和研究中心(U.S.Bureau of Reclamation of the Engineering and Research)于1980年制订出第一份水利工程爆破规程报告,供垦务局系统内部使用。     

粉质黏土层预埋承插式混凝土管道对爆破振动的动力响应

为合理评价临近爆破施工振动作用对预埋在粉质黏土层承插式混凝土管道的影响,通过现场预埋多管节全尺寸管道的爆破试验,结合DH5956动态应变及TC-4850爆破振动等测试系统,研究了爆破振动作用下承插式混凝土管道动力响应特征,分析了管道管身及承插口动应变及振动速度空间分布规律;基于承插口允许转角规范及管身动态拉应变破坏准则,提出了承插式混凝土管道爆破振动速度安全判据。研究结果表明:爆破振动作用下管道管身及承插口之间存在不协调响应特征;爆破振动作用下管道承插口为管道最薄弱位置,爆破振动对承插式混凝土管道的影响应重点考虑承插口的失效;承插式混凝土管道爆破振动速度控制阈值为5 cm/s,结果可对类似地层中承插式埋地混凝土管道的保护起指导作用。     

急倾斜薄矿脉中深孔落矿爆破参数优化

依托金厂沟梁金矿中深孔落矿工业实验,开展急倾斜薄矿脉中深孔落矿爆破参数优化研究。基于非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA开展多种方案的数值模拟,分析了不同爆破参数下窄矿脉爆破应力场分布特征和窄矿脉爆破夹制作用下爆破裂隙区域的形成过程。计算结果表明,抵抗线在0.8~1.2 m范围内,相同孔距下自由面中心位置有效应力峰值随着抵抗线增大呈现衰减趋势;孔距在0.9~1.6 m范围内,相同抵抗线应力峰值随孔距增大而增大,孔距增大的同时,上下盘围岩损失程度也随之增大。选择孔网面积作为衡量依据,随炮孔密集系数增大,有效应力增量减缓,密集系数超过1.5后,矿石损失贫化加剧。综合各方案模拟结果,1.0 m×1.4 m为最优的爆破参数。将优化结果用于现场实验,爆破后采用三维激光扫描系统进行评估,实测爆区体积为设计体积的91.8%,爆破并未导致矿体上下盘围岩垮落,爆破效果良好。     

金属矿山矿柱回采时爆破荷载下采空区的围岩稳定性

以朝不楞矿区铁锌多金属矿山工程地质为依据,采用FLAC-3D软件及超声波测试,以岩体爆破损伤理论为基础,系统研究了多次爆破作用下井下分段回采巷道掘进时,回采巷道围岩损伤累计增长规律,并对尾砂胶结物充填相邻采空区下的矿柱回采进行了三维有限元数值模拟,分析了围岩爆破累计损伤和残留矿体矿柱回采及采空区稳定性。     

二氧化碳爆破射流温度场演化规律实验研究

为了研究二氧化碳爆破射流温度场的演化规律,构建了二氧化碳爆破红外热成像实验系统,开展了二氧化碳爆破实验,分析了二氧化碳爆破射流的空间发展和温度演变过程。研究结果表明：在出现超温现象之前,二氧化碳射流的温度梯度分别为外圈最高、内圈稍低,核心区域温度最低;当出现超温现象时,射流的温度梯度分别为外圈最低、内圈稍高,核心区域温度最高;射流周围的环境温度呈现先降低,后升高的现象。初始泄能压力越高,二氧化碳爆破射流的温度峰值越高,最高温度达到了133.7℃,到达温度峰值所需的时间越长;初始泄能压力越低,温度谷值越低,最低温度为-3.4℃,到达温度谷值所需的时间越短;射流温度的峰值基本出现在二氧化碳爆破器泄能的初始阶段,随后小幅度上升,再跌入谷值。射流升温的主要阶段在管内,二氧化碳爆破射流的温度总体呈现先上升后下降的趋势。     

分段爆破地震强度的试验研究

在爆破实验中,通过调整段数、分段炸药量、炸药总量、间隔时间、孔网参数、岩石波阻等爆破相关因素,以改变各分段爆破地震波持续时间、段别间爆破地震波重叠程度来研究爆破地震强度与爆破相关因素间的相互关系。阐明了爆破地震波传播规律及其破坏行为特征,以及各个爆破相关因素对爆破地震强度的影响程度。获得了确定段数等爆破参数的规则,从而为生产实践设计最佳爆破参数提供理论依据。     

考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程研究

针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足,开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解,推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式,比较了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程与实测炮孔爆炸压力曲线,开展了单孔爆破现场试验和相应条件下3种爆炸荷载工况的数值模拟,并对爆破振动现场实测和数值模拟结果进行了对比。研究结果表明：考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程包括上升段和衰减段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,上升段持续时间极短,衰减段持续时间较长且主要由填塞情况控制;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程理论计算结果与实测炮孔爆炸压力曲线的变化趋势一致,验证了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式的可靠性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载工况下,单孔爆破振动波形的数值模拟结果与现场实测结果的主要特征一致,该荷载工况下质点峰值振速计算结果与现场实测值偏差率最小,绝大部分在7%以内,表明了其应用于数值模拟的优越性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载可随岩石爆破系统条件的变化而动态调整,其可靠性好、适应性强、应用效果佳。