自由面变化条件下隧道电子雷管爆破参数确定方法

电子雷管的技术潜力目前仍未在隧道工程中得以充分发挥,一个重要原因是没有严密理论支撑的爆破参数计算方法,药量、孔间延时等核心参数多沿用普通矿山法设计;其次是不能解决第二自由面形成后爆破参数计算准确性问题。以重庆观音桥隧道为研究背景,基于Anderson理论和电子雷管延时特性,提出隧道爆破在单自由面形成双自由面过程中,不同自由面条件下电子雷管爆破参数设计的新方法。现场获取不同药量单自由面单孔爆破振动曲线,逐一计算各孔间延时下的多孔合成振动,对比不同药量、不同延时合成振动曲线后确定单自由面爆破参数;根据电子雷管特点设计短延时掏槽爆破现场试验,获得起爆48 ms后已形成第二自由面;据此设计第二自由面形成后单孔爆破试验并计算双自由面下的合成振速、爆破参数,最终形成爆破全过程爆破参数计算方法。对计算结果进行综合分析后,现场设计主掏槽单孔药量1.2 kg,辅助掏槽单孔药量1.4 kg,孔间延时为5 ms;主掏槽与辅助掏槽间最小时差为35 ms;采用上述优化参数进行现场试验,在低振速控制的同时实现高效进尺。     

“东方明珠”广播电视塔下球楼层结构动力特性研究

本文采用数值计算与现场测试相结合的方法对上海“东方明珠”广播电视塔下球楼层结构的动力特性进行了研究。     

软岩条件下大断面巷道支护技术的实践与研究

为进一步研究软岩条件下大断面巷道围岩的变形机制和破坏特征, 确定合理有效的支护形式和支护参数, 选取高家梁煤矿的大断面顺槽为研究对象, 在确定巷道断面形状和尺寸的基础上, 运用现场监测、数值模拟的方法, 确定了锚-网-索联合支护系统. 现场实践结果表明: 该支护形式和支护参数有效地控制了围岩的变形, 支护效果好, 经济合理, 安全可靠, 具有较高的应用价值, 此类支护系统为解决软岩内大断面巷道围岩变形大、稳定性差、巷道难以维护的问题提供了一条新思路.     

环境随机激励下斜拉桥的模态分析

文章首先给出了利用环境随机激励实际工程结构输出响应自功率谱间接识别柔性结构模态参数的方法,并运用它对一斜拉桥现场测试结果进行了分析。然后建立了三维有限单元模型,得到了该桥自振频率和振型的理论值。脉动实验测得的结构自振频率和振型与用三维有限单元模型得到的理论值的对比发现,绝大部分模态吻合得较好,特别是竖向振型     

下卧软弱岩带变形模量取值研究

软弱岩带的变形模量对于工程建设意义重大,当前变形试验方法难以表征原位条件下软弱岩带的变形模量,导致取值偏于保守。本文基于弹性力学推导了下卧软弱岩带变形模量的解析解,建立了一种新的软弱岩带变形模量的取值方法。在现场试验成果的基础上,采用有限元反演,数值模拟成果与试验计算成果较为吻合,证明该计算方法合理可行,较常规方法直接在软弱岩带上开展的试验成果大幅提高。     

平面应力下薄壁管材连续矫直压弯量力学模型与数值解法

薄壁管材在连续矫直过程中,各矫直辊组的压弯量作为核心工艺参数直接决定了薄壁管材的矫直精度。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,亟待建立针对性的压弯量数学模型以指导生产。为此从薄壁管材的结构特点和矫直辊系组成出发,构建了针对压弯量计算的简化悬臂结构模型,基于相关假设和弹塑性相关理论,分别确定了平面应力状态下弹性区和弹塑性区管材横截面的弯矩模型,运用虚功原理建立了矫直辊压弯量力学模型,并给出了数值计算方法,完成了程序开发。经有限元动态仿真试验证明了模型的正确性和适用性,通过对典型管材数据的计算绘制了一系列工艺参数曲线,得到管材轴线弯曲半径和压弯量随管材直径、壁厚和屈服极限的变化关系,为现场压弯量的调整提供理论依据。     

偏压条件下大型地下厂房围岩变形稳定性分析

根据下坂地水库协力波斯电站工程建设实际,在现场调查和电站区勘探、测试资料基础上深入分析地下厂房地质条件,建立了能够反映厂区地形地貌、岩体结构和地应力状态的三维数值模型。根据地应力实测资料反演拟合初始地应力场背景值,采用三维弹塑性有限差分法模拟了在偏压条件下地下厂房、主变室开挖过程中围岩变形和稳定性状况,揭示了各开挖阶段应力的集中部位和围岩潜在破坏部位,这对于工程具有重要的指导意义。     

环境激励下结构振动效应预测方法研究

环境激励下结构振动效应的预测对于工程的安全防护至关重要.提出了一个预测潜在环境激励下结构振动效应的理论模型与现场实测相结合的综合预测方法.沿着地震波的传播路径,可将预测方法分为两个阶段,从震源至结构地基,结构地基至结构内部.首先采用修正的Anderson模型预测结构地基振动效应;然后,预测结构对地基振动的响应.根据所需预测的结果分别采用三种方法:传递函数法、振型分解反应谱法与时程分析法.开发了预测模型的Fortran程序.通过现场实验对预测方法进行验证,结果表明:预测结果与实测结果吻合较好.     

下坂地坝基深厚覆盖层帷幕灌浆现场试验工艺研究

新疆下坂地水利枢纽工程的坝基为深厚覆盖层,厚度达147.95m,其结构较为复杂,主要由冰碛层、冲洪积砾石层和砂土层透镜体组成,坝基防渗处理难度很大。为此,针对下坂地深厚覆盖层进行了专门的帷幕灌浆现场试验工艺研究,通过对浆液材料、配比、工艺措施和参数经过深入的分析,找出了一套适合于下坂地复杂地层的灌浆施工工艺,为初步设计提供了可靠依据。     

太阳辐射作用下拱桥温度场研究

采用ASHRAE晴空模型,利用光线追踪算法编制了基于ANSYS有限元软件的子程序,首次在拱桥温度场计算中实现了太阳辐射、空气对流、长波辐射等环境温度荷载的自动施加。通过与2010年11月7日位于东经108°53′、北纬32°30′的某上承式拱桥现场照片进行对照,验证了该算法可以准确模拟拱上主梁对拱箱的遮盖作用。利用有限元法对该拱桥在当天环境温度荷载作用下,拱上主梁、拱箱的温度场进行了分析。结果表明:在太阳辐射作用下上承式拱桥温度场分布是不均匀的;主梁对拱箱的遮盖作用会导致拱箱温度场分布不均匀,被遮盖位置的温度比太阳直射处温度低;拱桥温度场随太阳辐射强度变化而变化,太阳辐射强度在下午三点时最大,此时刻拱箱顶板上下表面最大温差达到18.5℃。     

密集建筑物下隧道开挖微振控制爆破方法与振动分析

为适应城市密集建筑物下隧道爆破对振动的高安全要求, 研究用普通爆破器材进行振速精确控制的爆破技术和参数确定方法。以渝中隧道为研究背景, 在开发准确延时非电雷管的基础上, 利用傅立叶函数和MATLAB软件拟合了不同药量单孔爆破振动波形, 分析了1~50 ms不同间隔下振动叠加的量化数据; 讨论了各微差间隔时间的降振效果; 在指定振速的情况下, 确定单孔药量和微差起爆时间; 实测并分析了现场使用雷管各段微差间隔特点, 据此进行针对性的爆破设计和采用逐孔掏槽爆破进行振速控制。现场应用表明:隧道爆破振速始终小于1.00 cm/s, 在此振速下避免振动叠加的最优单孔药量为1.2 kg, 爆破振速峰值位于主掏槽的第1段或第2段雷管起爆后, 且与理论分析结果吻合较好; 逐孔起爆60 ms后振速下降50%以上。研究表明:在高安全指标下, 以非电雷管实施精确控制爆破是可以实现的。     

强震条件下高速滑坡的空间分布特征研究

5.12汶川地震引发了大量的滑坡灾害,本文以汶川地震极重灾区涉及的四川12县市为研究区域。通过详细的现场调查研究,对强震条件下的典型高速滑坡的空间分布特征进行了综合分析。从区域上看,高速滑坡明显呈带状沿龙门山断裂带展布,并主要受北川—映秀断裂控制。此外,本文还对研究区域内典型高速滑坡的滑程、剪出口高程、滑坡前后缘高差等几何要素的空间分布规律做了分析研究。     

用化学腐蚀法检测在高温下工作中的压力容器的材料性能劣化

在高温下工作中的结构材料,在长期工作后,其力学性能会下降。本文提出了一种化学腐蚀法,可检验回火脆化,测定材料的晶界腐蚀程度与材料力学性能劣化的定量关系。应用这种腐蚀法,可在现场检测正在使用中的高温结构材料的断裂韧性下降,可对结构的剩余强度和剩余寿命,对结构的可靠性和经济效益作出正确的评价.     

CO2腐蚀环境下P110套管材料性能的实验研究

针对CO2腐蚀环境下P110套管材料性能动态变化的难题,基于腐蚀实验与拉伸实验,对含腐蚀损伤的P110套管进行了力学性能分析。根据现场资料对钻井液注入CO2配置腐蚀液,将腐蚀后试件与现场失效套管的腐蚀产物进行EDS能谱分析对比,确定了腐蚀液的适用性。设置固定井深,在100℃高温时不同的腐蚀实验周期内,将所得的含腐蚀损伤试件进行质量损失测试及拉伸实验,分析了材料力学性能的变化。由MTS液压式万能试验机得出应力-应变曲线,并拟合得到了等效屈服强度变化公式及等效抗拉强度变化公式。结果表明:套管试样腐蚀后的屈服强度和抗拉强度随着失重率增大而减小,当套管试样经腐蚀后失重率低于15%时,材料的力学性能,如等效屈服强度和等效抗拉强度随失重率的增加会以较大幅度降低;而当试样失重率大于15%时,随着失重率的增加,等效屈服强度急剧减小,等效抗拉强度则以较为平缓的趋势降低。     

高台基木结构在交通载荷作用下的振动响应研究

以西安钟楼为研究背景, 建立了钟楼-土层-隧道结构三者共同作用的三维有限元模型, 通过动力有限元分析得到了模拟地铁列车载荷作用下钟楼的振动响应规律; 根据现场全天候监测, 得到了钟楼在地面交通载荷作用下的振动响应; 在此基础上, 利用SRSS方法将二者进行叠加, 从而得到了钟楼木结构在地面和地下交通载荷共同作用下的动力响应, 并根据规范对其进行 了评估, 所得结论为今后相近古建筑在交通振动载荷作用下的响应分析及评估提供 了参考依据.     

爆破地震荷载作用下承插式HDPE管道动力失效机制

承插式管道接口更易受到外界荷载破坏导致管道失效,为保证爆破开挖过程中邻近承插式高密度聚乙烯（high-density polyethylene,HDPE）波纹管道的安全运营,控制爆破振动荷载对管道的影响是重点关注内容。通过全尺度预埋单段HDPE波纹管道现场试验,得到管道的振动速度和动应变响应数据,结合LS-DYNA数值模拟软件分别建立了无承插接口管道与含弹性密封圈的承插式HDPE波纹管道;利用现场试验数据验证了无承插口管道模型参数的可靠性,并对比分析了承插式管道的结构位移、振动速度、有效应力的响应规律与失效机制;结合现行规范,根据管道响应规律与接口允许旋转角度计算得到了承插式管道的安全振动速度。研究结果表明:有承插口管道的合振速、合位移和有效应力大于无承插口管道;在同一截面上,有承插口管道迎爆侧的合振速和有效应力更大,而最大合位移出现在截面的背爆侧;管道合位移与合振速在轴线中心处截面最大,并向两端不断减小,有承插口管道中心合位移更大;通过接口允许旋转角度得到此类工况条件下的承插式管道的安全振速为24.77 cm/s。     

轮廓爆破下柱状节理岩体开裂过程的数值模拟

以白鹤滩水电站柱状节理玄武岩为研究对象,根据现场的柱状节理分布统计资料生成数值模型,模拟边坡开挖轮廓爆破下柱状节理岩体的开裂过程。结果表明:轮廓爆破时,柱状节理面对岩体裂纹的发展起着导向和控制作用;爆炸荷载作用下炮孔周围的节理面首先张开,然后裂缝沿着炮孔连心线附近的节理面扩展,最后形成贯通的由大量柱状节理面连接而成的裂缝;预裂爆破条件下,预裂缝宽度先增大后减少,最后达到稳定的开度,而且预裂爆破在柱状节理岩体中产生的裂纹范围比光面爆破产生的大。     

地应力影响下隧洞边墙的爆破振动安全

针对地应力条件下的溪洛渡水电站右岸大跨度导流洞的开挖,依托现场的爆破实验参数,结合LS-DYNA软件,进行了隧洞岩体爆破开挖过程围岩的动态响应计算。分别采用峰值质点振动速度和最大拉应力安全判据确定围岩的爆破损伤范围。计算结果表明,隧洞爆破开挖时,最大峰值质点振速和最大拉应力均出现在洞室边墙中部,因此,爆破损伤在洞室边墙部位最严重。通过对洞室边墙中部的峰值振速和最大拉应力的数值拟合,得到了峰值质点振速和最大拉应力的统计关系,并进行了相关性检验,而且根据所得统计关系,结合实际工程围岩动态抗拉强度准则,提出了控制隧洞围岩爆破损伤的临界峰值质点振动速度。     

在侧爆作用下既有山岭隧道支护结构动态响应分析

基于现场监测数据,采用数值分析方法研究了在侧爆作用下拱桥铺山岭隧道衬砌弯矩和锚杆轴力的动态响应规律。随着应力波的传播,衬砌最大正负弯矩先增加后减小,右衬砌拱脚一直受到较大负弯矩作用,衬砌受到正弯矩较大位置在右侧拱腰至拱脚之间。在右侧动载的作用下,无衬砌影响时,锚杆受到的拉力明显增加,并且每根锚杆轴力从锚头至锚尾先增加后减小;受衬砌的影响时,锚杆受到的拉力明显减弱,受到的压力有所增强。     

在轧机机架产生双表面贯穿裂纹下的断裂强度分析

某钢厂的2030平整轧机机架上发现有R=60mm的双表面张开型圆裂纹，为了安全生产，必须给出断裂力学强度评价。但是，要获得这种裂纹的应力强度因子，还没有理论解，文章应用弹性论并结合三维光弹性法和有限元法得到了K2值，二个方法所取得的值不仅吻合而且获得了机架在设计载荷下工作裂纹是稳定和不扩展的结论，此结论对生产现场有极大指导意义。