高层建筑物爆破拆除塌落震动的数学模型

结合工程实践 ,对高层建筑物的解体形式、撞击地面的能量和震动在介质中的传播规律等进行分析 ,把建筑物的结构特征和爆破参数联系起来 ,建立了特定条件下高层建筑物塌落震动质点振动速度的数学模型 ,该模型揭示的基本规律与工程实际吻合较好。     

爆破地震波作用下城市隧道结构动力响应的敏感性

选取纵波作为研究对象,采用波函数展开法,推导了无限弹性介质中复合衬砌结构隧道在爆破地震波作用下动力响应问题的解析解,结合南京红山南路隧道群开挖工程开展了隧道结构动应力集中因数的敏感性分析,并通过曲线拟合分别得到了隧道围岩及内衬环向动应力集中因数随隧道结构动力学及几何参数变化的回归方程。分析结果表明:隧道围岩和二次衬砌层的弹性模量及围岩泊松比对考察点处环向动应力的影响较大,而初期支护层弹性模量的影响几乎可以忽略不计;衬砌层厚度变化对围岩环向动应力的影响要远大于内衬,在隧道施工设计时可以通过增加衬砌层的厚度平衡隧道结构的受力状态,但增加初期支护层的效果不如二次衬砌层。     

爆破地震波作用下法兰接口燃气管道动力失效机制

基于典型城市燃气管道直埋地层特点,通过全尺寸直埋燃气管道爆破地震实验,并结合LS-DYNA动力有限元数值计算软件建立不同爆源距离的无接口和法兰接口的燃气管道模型,分析研究了爆破地震波作用下法兰接口燃气管道动力响应特征及其失效机制。研究结果表明:管道截面应变以轴向拉伸应变为主,环向应变为辅;不同爆破工况下,无接口管道和法兰接口管道及地表峰值振动速度随爆源距离减小而增大;沿管道轴线方向,无接口管道、地表峰值振动速度以管道中心截面为对称面沿两端不断减小,法兰接口管道峰值振速由两侧向中间逐渐增大,在法兰接口处突然减小;法兰接口处出现明显的应力集中现象;管道法兰接口处是爆破地震作用下研究的关键点,螺栓的峰值有效应力、垫片轴向压力、法兰峰值有效应力、法兰偏转角随爆源距离增大而减小;法兰管道偏转角与地表峰值振动速度具有对应关系,法兰接口燃气管道中心正上方地表的控制振速（13.82 cm/s）可作为邻近燃气管道爆破工程地表的安全控制值。     

不同体型建筑物尾流作用下的高层建筑的风荷载特性

采用高频底座力天平方法,研究了不同断面形状的施扰建筑对一典型断面受扰建筑的静力和动力干扰影响,分析了正方形断面施扰建筑和非正方形断面施扰建筑的干扰效应的差异和产生差异的干扰机理。结果表明:施扰建筑断面形状的改变对静力干扰的影响不显著,但对于动力响应方面则有非常明显的影响。由于位于上游的切角断面施扰建筑脱落的在其尾流中的漩涡频率要明显大于正方形断面施扰建筑的涡脱频率,使得其产生的最大包络动力干扰因子值(EIF)要显著高于断面为正方形施扰建筑的EIF值,最大可达4.41(顺风向)和3.69(横风向),相比断面为正方形的高出142%和82.7%。     

爆破震动测量的几个问题

在文中,对我国目前常用的爆破震速拾震器进行了比较,认为研究爆破振动速度以采用Z Y ⊙型和65型拾震器相配合较为理想。现场观测数据进一步证明了振速计算式V=k(1/mRn)a中采用m=3,n=1的系数值比较合适,现场试验结果表明爆破地震波传播速度随测距增大而由慢到快,当测距达到一定值时,传播速度才达到稳定值。     

基于等效路径的爆破地震波衰减规律

针对露天矿山台阶爆破地形和地质条件的复杂性, 分析了地形对爆破地震波传播路径的影响, 提出了等效路径及等效距离两个概念。同时考虑岩石波阻抗和岩体的完整性系数及最大一段装药量与炸药的定容爆热等因素的影响, 构建了露天台阶爆破地震波地表质点振速峰值随等效距离衰减的表达式。通过矿山爆破震动监测检验, 发现用该公式预测地表质点振速峰值, 能够适应实际地形和地质条件的变化, 预测结果的准确性显著高于萨氏公式, 表明该公式较好地反映了质点振速峰值沿等效路径衰减的基本规律, 为台阶爆破地震波质点振速峰值预测提供了一种新方法。

     

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。     

地表垂直爆破震动速度的数值计算

针对爆破震动速度计算中存在的问题,提出了分两步计算的方法,即先计算爆炸近区由炸药爆炸引起的冲击压力,再计算远端震动区的质点震动速度。并对动力学计算中的阻尼问题进行了初步讨论。利用本文提出的方法对岩粉、水和空气三种不同间隔装药结构下的不同质点处的震动速度进行了计算,计算结果与实测结果吻合较好。岩粉间隔装药条件下的计算地表垂直震动速度最大,水间隔装药次之,空气间隔装药最小。     

爆破引起地面震动及其衰减规律

工业爆破引起的基岩或土体的震动,对爆区周围建筑物的危害影响,是爆破安全的一个重要课题。但是现在还没有完善可靠的计算方法,计算各种爆破震动的大小以及对一般建筑物的安全距离。作者在最近几年中的各种爆破过程,测量了爆源不同距离的基岩和土层质点振速的三个分向量,用最小二乘法整理分析了速度、药量和距离之间的关系,所得实验公式和规律,可供工程爆破设计参考。     

建筑结构对爆破震动的响应预测

介绍了一种在爆前即能预测建筑结构对爆破震动的响应的方法。通过预测结构地基的震动波形计算结构的抗震设计反应谱 ,用动力分析法计算结构在爆破震动作用下的响应。预测结果为结构所受内力的定量数值 ,并且还可通过不同延期时间下的预测结果比较 ,为爆破设计选取最佳延期时间。实际应用表明 ,预测结构可靠。此方法可用于预测结构在爆破震动作用下的安全性。     

爆破地震波中S波识别方法及其应用

S波震相初至时刻的精确识别是岩石动力学参数反演的关键环节。其拾取的精度和速度直接影响到岩石动力学参数反演的精度和效率。对S波的识别研究大多都集中在地震领域,现有方法难以有效的识别工程尺度下的爆破地震波S波的到时。本文中拟提出一种适用于工程尺度下S波的识别方法。该方法不对振动信号进行滤波处理,采用短时平均过零率、偏转角、偏振度和横向能量与总能量比值等4个识别参数对S波进行识别。结合丰宁抽水蓄能电站地质勘探洞爆破实验实测数据识别效果与数值模拟结果表明:该方法在工程尺度下的识别误差小于3%。该算法能较好地适用于工程尺度下S波初至时刻进行识别。     

常规武器爆炸作用下地震动的试验研究

利用ＤＡＳＰ采集分析系统对常规武器或ＴＮＴ药柱爆炸引起的地震动进行了测试分析，得出了常规武器钻地爆引起的地震动远小于地面爆引起的地震动，但钻地爆的震动主频率较低；提出了用弹塑性波动有限元对爆炸地震动进行模拟分析，并与测试结果进行了比较，效果较好。     

长周期地震波作用下高层建筑结构的弹塑性动力响应分析

由于长周期地震动记录的缺乏,目前国内外对长周期地震动特性的研究尚不成熟,对长周期地震波作用下高层建筑结构弹塑性动力响应的研究成果也较少.本文从2003年日本北海道十胜冲地震记录中挑选出长周期TOM( EW)波作为输入,以一30层钢筋混凝土框架-核心筒结构为背景,采用Hilber-Hughes-Taylor递推格式,进行...     

拟合地震波作用下综合管廊抗震有限元分析

以包头市城区综合管廊为研究对象,利用工程场地土的剪切波速等参数,合成基岩地震加速度作为输入地震动时程,并利用Midas GTS NX软件对其进行模拟,得到了土体位移响应、土体加速度响应、管廊加速度响应、管廊相对位移变化以及管廊最大剪应力,并进行了分析。结果表明:土体深度越小,土体加速度放大系数越大;综合管廊各点处加速度时程曲线与输入地震波时程曲线基本吻合;管廊最大剪应力出现在右侧顶板,证明了在地震作用下管廊受土体变形的影响发生了一定的扭曲破坏。因此,在设计、施工过程中应该对管廊的顶板进行重点设计与防护。     

微差爆破震动叠加起始位置数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA3D程序对岩体中双孔微差爆破近源场爆破振动进行了模拟。结果表明,随着离爆源距离的增加,质点振动波形的持续时间变长,同时二炮孔爆破振动波形中质点处于静止状态的间隔变小并产生叠加。因此通过数值模拟可确定微差爆破近区振动叠加起始位置。     

爆破震动信号的小波分析与HHT变换

以实测的爆破震动信号为例,分别应用小波分析和HHT(Hilbert-Huang Transform)变换从不同方面进行对比分析,讨论了爆破震动信号的特征提取和时频分布。结果表明：小波分析和HHT变换都是处理非平稳信号的两种好方法,都能很好地提取信号的主要特征信息和进行滤波、消噪。然而,小波分析存在选择小波基的困难,而HHT变换不需要预先选择基函数,其EMD（empirical mode decomposition）得到的IMF(intrinsic mode function)能反映原始信号的固有特性,通常具有实际物理意义;小波谱的能量在频率范围内分布较宽,而Hilbert能量谱能清晰地表明能量随时频的具体分布,大部分能量都集中在有限的能量谱线上;小波分析中时间、频率分辨率受Heisenberg测不准原理的限制,而HHT变换中时间分辨率不变且精度很高,其频率分辨率则可随信号内在的特性进行自适应调节。分析表明：HHT变换在分析非平稳信号时较小波分析更具适应性,在岩石中波的传播、衰减规律、结构动态响应特征和爆破震动破坏等研究中有着广阔的应用前景。     

隧道表面爆破地震波的产生机制及传播特征

为了研究隧道表面爆破地震波的产生机制及传播规律,提出了隧道表面爆破振动平面应变理论模型,得到了隧道表面爆破振动场积分形式解;以龙南隧道爆破工程为背景,建立了有限元数值模型,通过现场测试验证了数值模拟与理论解答的准确性;提出了基于高分辨率Radon变换的隧道爆破地震波波场分离方法,结合理论解析与数值模拟得到了P波、S波、R波的传播特征,最后综合理论结果与波场分离结果提出了隧道爆破地震波作用分区。结果表明：隧道爆破产生P波、S波,R波在自由面迅速发育,3类波呈现指数衰减特征,S波衰减快于P波快于R波。随着爆心距的增大,垂直方向主要成分由S波转变为R波,水平方向主要成分由S波转变为P波,P波转变为R波。Ⅳ级围岩工况下,隧道爆破地震波作用分区为：隧道轴向距掌子面0～6.44 m为爆破近区,主导波型为水平S波;6.44～21.23 m为爆破中区,主导波型为水平P波;21.23 m外为爆破远区,主导波型为垂直R波。爆破分区分界点与单段最大药量呈线性关系,可通过爆破药量得到隧道爆破分区位置,用于隧道安全稳定性分析。     

基于小波包技术的爆破地震波特征提取及预报

在微风化花岗岩石场地进行了孔径为76mm、孔深为5m的单孔和单段多孔爆破实验研究,获得了该类场地爆破地震波加速度衰减规律,加速度衰减系数为k=3698,=2.046,并研究了该场地基频特征。运用了小波包技术对爆破地震波测试信号特征量提取,分析了试验所测爆破地震波不同频带下小波包系数的衰减规律。在此基础上建立了基于不同频带小波包系数的爆破地震波预报模型,该模型在爆破地震波波形、峰值及频率预报方面均具有较高的准确度。     

水平光面爆破激发地震波的成分及衰减特征

借助极化偏振分析方法,针对一组现场爆破实验,分析了水平光面爆破激发地震波的成分构成及特性,比较了不同波的衰减特征及各自对爆破振动的影响,并探讨了水平光面爆破的内在力学机理。结果表明,爆破振动中不同波的相对量值及主导波的类型均会随测点位置的改变而变化,爆源特性和沿传播路径的不同衰减共同决定波的成分构成及演化,各测点的优势振动方向也与波的成分构成密切相关。对于水平光面爆破,在光爆孔平面上,P波的影响可忽略,S波主要在竖直向振动,R波对水平及竖直向的振动均有贡献,其中水平向的振动主要由R波引起,而S波的竖直向振速在近区远高于R波,但归因于S和R波的不同衰减,R波在距离爆源22.5 m/kg^1/2(58~67 m)处开始主导竖直向的振动;在光爆孔平面外,P波的影响不可忽略,且在特定位置会成为优势波型。     

多维地震波作用下地铁车站及场地的地震反应

研究了不同类型多维地震波作用下地铁车站及软土场地的地震反应特征。以上海软土场地条件下的某双层地铁车站为背景,采用有限元方法建立了描述场地土与地铁车站结构相互作用的二维非线性力学模型,其中利用等效线性化方法模拟了土的非线性。以不同类型基岩的多维(含水平向和竖向）地震波作为输入,运用ANSYS软件数值分析了软土场地中地铁车站结构及场地的地震反应,比较了不同类型地震波作用下地铁车站结构和场地地震反应的差异．算例结果表明：在长周期地震波作用下地铁车站结构的内力响应峰值以及场地地表的加速度响应峰值和位移响应峰值均明显大于普通地震波作用下的相应值;考虑竖向地震动时双层地铁车站底层中柱的柱底轴力较单一水平向地震动作用的情形有明显增大;地铁车站的存在使结构上覆土层加速度响应峰值和位移响应峰值有所降低．