爆破地震振动速度与爆破中心距离的关系研究

众所周知,工程爆破常在附近引起地震灾害,某一点地震灾害的大小取决于该点地层的地震振动速度。质点的爆破地震振动速度又与所采用的爆破方法、炸药的种类、总装药量（或微差爆破中最大一段装药量）、地质条件（地层种类、地质构造、节理裂隙发育程度和岩层风化程度等）和地形地貌条件等有关。因此,推测一次爆破是否会对附近建筑物、构筑物或岩土边坡构成危害是相当复杂的,有时甚至是不可能的。作者根据几次石灰岩岩层中的深孔爆破所测得的数据进行回归分析,建立了一元线性回归方程和一元非线性回归方程,用以近似地推测石灰岩地层一定炸药量的工程爆破中,在距爆破中心Ｒ处引起的地震振动速度Ｖ。     

城市爆破中结构振动速度的初步研究

本文从爆点周围建筑物的破坏判据、药包安放位置和拆除物的材料性质来研究爆点周围建筑结构的振动速度。为了表明药包安放位置和拆除物的材料性质对振速的影响,我们做了两组对比爆破拆除试验,试验结果与分析相符。     

爆破振动作用下巷道围岩微裂纹扩展研究

考虑开挖二次应力场和矿体回采爆破振动对圆形巷道围岩微裂纹的影响,探讨巷道围岩裂纹尖端应力场及单节理微裂纹的Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子,基于双剪统一强度理论,研究圆形巷道围岩微裂纹裂尖在二次开挖应力场及爆破振动动力场作用下的裂尖起裂角和裂尖塑性区统一解.根据计算式及所得图形,分析比较爆破振动影响下微裂纹扩展角及裂纹尖端塑性区范...     

岩质边坡爆破振动速度高程效应

基于量纲分析理论,分析影响边坡爆破振动速度相关物理量,推导改进考虑高程影响的爆破振动速度衰减经验公式。结合大冶铁矿东露天采场狮子山北帮边坡挂帮矿开采工程实际,建立简化模型计算分析并通过现场实测数据进行验证。采用已验证模型及参数,分别建立不同坡度边坡(坡角依次为15°,30°,45°和60°)爆破振动数值模型模拟计算,研究高程效应对爆破振动速度衰减的影响。计算分析结果表明:对于同一边坡坡体内同一水平监测点,高程作用对边坡振动速度的放大效应明显,并主要以垂直方向振动速度放大为主;对于同一边坡坡面监测点,随着水平距离、高程差的增大,爆破振动速度以衰减趋势为主导,放大效应不够明显;对于不同坡度边坡,在同一水平处各坡面监测点爆破振动速度随着边坡坡度增加以衰减为主,但存在高程放大效应占主导的现象;对比分析结果说明基于量纲分析改进的经验公式能够对边坡爆破振动速度高程的影响进行更好地修正。     

隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10～60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0～3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。     

钻孔爆破振动速度计算公式及其简化的探讨

针对萨道夫斯基公式不能反映钻孔爆破自由面尺寸影响的不足,提出了可体现自由面面积对爆破震动强度产生较大影响这一特点的钻孔爆破振动速度计算公式.通过人和场隧道掘进爆破的实测数据检验,钻孔爆破振速公式的准确率比萨道夫斯基公式高80%,且对于质点振动速度大于0.5 cm.s-1的测点,其相对误差不超过5%的测点数达90%以上.实测数据检验表明,提出的钻孔爆破振速简化计算公式,明显优于萨道夫斯基公式,且计算简便,更适合于工程应用.     

隧道爆破作用下邻近输油管道安全距离

为了避免隧道爆破施工时邻近地表及地下输油管道受到爆破振动造成的不良影响,需确保爆破施工工作面与输油管道保持一定安全距离。基于青岛胶州湾第二海底隧道黄岛端斜井工程,通过对斜井一期工程隧道爆破施工引起的地表振动进行监测,研究了工作面前方地表振速的衰减规律,并采用Hilbert-Huang变换及小波包分析了爆破振动频域特征。结果表明：在距工作面0～40 m的高振速区范围内,振速呈现震荡变化,峰值合振速出现在距工作面一定距离的地表区域,而在高振速区之外部分呈指数衰减趋势;爆破振动的频域分布主要集中在0～200 Hz的低频区域,50 Hz左右为其最集中区域,瞬时能量峰值出现在0～1 s内,其中在0～25 Hz范围内能量占比最高为13.41%,与输油管道自振频率范围存在部分重叠。同时,引入萨道夫斯基修正公式并拟合出适用于本工程条件下的振速预测公式模型,从法律规范、工程实践及抗震能力3个方面考虑提出输油管道安全振速为1 cm/s,计算得到50 m范围内最大单段齐爆药量和安全距离之间的关系,为后续斜井二期工程下穿输油管道区域时的爆破方案优化提供参考。     

爆炸应力波作用下的凿岩爆破破岩模拟

爆破破岩是爆炸应力波和爆生气体载荷共同作用的结果,本文采用改进的DDA方法模拟爆炸应力波作用下的爆破破岩过程. 采用Hopkinson层裂算例验证了DDA方法对应力波传播和动态断裂破坏问题模拟的准确性. 通过在炮孔壁上施加三角冲击载荷,模拟再现了凿岩爆破中爆炸应力波作用下的孔周破坏、自由表面剥落、碎裂漏斗区域形成、较远区裂纹的扩展,以及岩体的抛掷,结合应力波传播模拟结果对破岩过程与机理进行了分析. 研究为进一步采用DDA模拟两种形式爆破载荷共同作用下的凿岩爆破创造了条件.     

普通民房在爆破地震波作用下的振动破坏分析

爆破地震波作用于房屋结构体所产生的连续拉扭及超载作用将造成房屋墙面抹灰脱落,结构体裂缝开裂延伸等现象。在各振动物理量中,振动速度中的径向振动分量持续时间长,主频低且接近于房屋结构体自振频率,且楼体高层处径向振动速度分量相对于低楼层的有明显放大,放大系数β＝1．5,经分析认为爆破地震波中的径向速度分量在结构物破坏中有一个主要的因素,通过长期的爆破震动时结构物振动响应数据采集结构体裂缝现象观测,提出了适宜某场区实际特征的普通民房结构体的容许振动速度标准u=2cm/s。     

露天矿背波台阶边坡受爆破振动的影响

针对露天矿背波台阶边坡的爆破振动高程放大效应,基于FLAC3D研究了爆源与台阶边坡在不同水平距离、不同高程差的情况下,背波台阶坡面的高程放大效应.结合哈尔乌素露天煤矿北端帮工程实际,对该露天矿北端帮工程进行现场监测,并将监测结果与数值模拟结果进行对比分析,进一步验证了背波台阶坡面的高程放大效应.该结论对后续工程和类似工...     

基于EEMD的爆破振动能量安全分析

 针对爆破振动安全标准的缺陷和小波折合能量法存在基函数、分解尺度选择的问题,基于集成经验模式分解(EEMD)技术,提出爆破振动折合能量安全评判新方法。对爆破振动波进行EEMD 分解,识别造成破坏的优势IMF 分量,求取其能量和频率,并结合构筑物固有频率进行折合能量计算,以此进行安全评判。基于某矿实测爆破振动数据,计算各信号的折合能量,综合现场破坏情况,得出该矿爆破振动波折合能量安全阈值为1.0×10^-7 J。     

P波作用下地下输流管道的动力响应分析

采用复变函数法研究了地下输流管道在平面P波作用下的动应力集中问题.建立了地下输流管道的流固耦联波函数,求解了地下输流管道在地震波作用下的波函数动力学方程.研究表明:流体作用对管道内的径向动应力集中分布的影响较大;无量纲的空间频率显示,在低频P波作用下,管内流体所产生的径向动应力集中沿管周呈均匀分布,当空间频率加大时,管道内流体震荡增强,影响了管道的应力分布形态;低频域下管道的环向动应力集中峰值点较多,随着入射波空间频率的增加,应力集中程度呈衰减趋势.     

水平爆破波作用下采空区顶板累积破坏效应分析

采空区上部进行爆破作业时,爆炸应力波产生的水平爆破波将会对采空区顶板及其围岩形成动力加载,采空区顶板及其围岩将会出现累积破坏。当这种累积破坏积累到一定程度时,将导致顶板突发性冒落和塌陷,对采空区上方作业人员和采掘设备构成潜在安全隐患。基于现场实测的水平爆破波速度时程曲线,构建FLAC3D三维数值计算模型,考虑在机械施工设备荷载的影响下对采空区顶板施加水平爆破荷载,揭示水平爆破波作用下的采空区顶板和采空区围岩损伤破坏区域的发展、应力集中程度变化情况,并通过监测点位移变化曲线,揭示了在水平爆破波反复作用下,采空区顶板及采空区围岩的动态变形响应特征和渐进位移累积效应。为保障类似工程的安全施工,提供了理论基础和技术依据。     

侧风作用下弯道行车安全速度阈值的仿真研究

以获得弯道行驶车辆在侧风作用下的安全行驶速度阈值为目的,基于对车辆在侧风环境下弯道行驶时所受外力及力矩进行分析,建立车辆安全行驶需满足的数学模型,通过建立1∶1东风标致301轿车模型设置不同工况进行流体仿真,得到各工况下弯道行车所受气动力和力矩,根据数学模型计算得出侧风作用下弯道行车安全行驶速度阈值,对安全驾驶与高速公路限速提供一定参考。     

铁路隧道混凝土衬砌爆破振动安全判据

根据应力波理论,依照极限拉应力准则、极限剪应力准则及莫尔判据,对爆炸应力波体波对隧道衬砌结构的影响进行研究,确定基于隧道衬砌结构安全的爆破振动速度判据模型。结合紧邻隧道上方的土石方开挖爆破工程实际,对爆破振动速度判据进行求解。研究结果表明:爆破应力波体波对隧道混凝土衬砌结构破坏效应中P波占主导地位,爆破振动作用下隧道结构首先产生拉伸破坏,隧道衬砌爆破振动速度安全判据为14.51 cm/s。研究结果与爆破安全规程一致,为隧道结构安全标准的确定提供了科学依据。     

爆破振动作用下断层破碎带抗剪强度的劣化规律试验研究

结合大冶铁矿露天转地下开采边坡工程背景,基于相似理论和振动台模型试验,对爆破振动作用下高陡边坡断层破碎带抗剪强度变化规律进行研究。研究结果表明:1)爆破振动加载强度在小于5.0 m/s~2时,断层破碎带峰值抗剪强度随加载时间的增加呈现出累积渐进破坏的变化规律,爆破振动加载强度在7.0 m/s~2时,断层破碎带峰值抗剪强度随加时间的增加呈现出惯性失稳破坏的变化规律;2)断层破碎带黏聚力和内摩擦角随加载时间的增加呈现出二次函数的衰减关系,且其累积渐进破坏过程表现出渐变弱化、加速弱化和塑性区贯通破坏3个阶段的变化规律;3)断层破碎带黏聚力和内摩擦角随加载强度的增加呈现线性函数的衰减关系;4)断层破碎带黏聚力和内摩擦角弱化幅度随加载强度的增加而增大,随加载时间的增加呈现先增大后减小的趋势,且黏聚力对于加载时间的敏感程度较内摩擦角的大。     

圆形隧洞双层衬砌在P波作用下的动力反应

用弹性动力学波函数法，推导出由钢板衬砌，混凝土填充和围岩组成的地下圆形 隧洞在Ｐ波作用下的动应力和位移表达式；以及Ｐ波幅值表达式。通过白山电站 ２＃引水管道分别对围岩松动与不松动情况以及有、无钢板衬砌之两种情况进行电算。 计算结果表明，位于震中附近的隧洞衬砌，在７级地震作用下要考虑钢板衬砌的抗 震防护．     

爆破振动公害及其控制研究

工程爆破时所产生的爆破振动、爆破空气冲击波、爆破噪音以及爆破飞石和毒气是公认的爆破公害，亦是公安机关治安管理部门最为关注的焦点问题之一。本文对爆破振动预测、破坏判据以及安全距离进行了初步研究，在此基础上提出了预防爆破振动公害发生的基本措施。