理论研究与科学实验

  • 基于赋权灰色关联分析的聚能药包炮孔参数优化

    吴波;崔耀中;韦汉;徐世祥;蒙国往;蔡俊华;

    为优化矿山法隧道施工椭圆双极线型聚能药包炮孔参数,采用ANSYS/LS-DYNA对聚能破岩进行数值模拟,利用灰色关联度法和熵值赋权法对爆破裂纹扩展情况进行分析,得到炮孔径向、轴向不耦合系数和炸药放置位置与裂纹扩展的关联度。结果表明:炮孔轴向不耦合系数对聚能爆破裂纹扩展效果影响最大,药包位置、炮孔直径影响次之。最佳爆破效果的炮孔参数组合为:轴向不耦合系数为1.25,炮孔直径为90 mm,药包位置为底部。研究结果可为矿山法隧道施工作业设计提供相关理论指导。

    2022年05期 v.28;No.129 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 942K]
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  • 能耗控制视角下的MOPSO爆破参数优化研究

    过江;赵培东;张琛;李萍丰;刘翼;张兵兵;

    为探究露天矿山爆破工程调参与破碎能耗控制的相关性,结合大皇山凝灰岩矿的生产统计数据,提出砂石骨料加工破碎环节的能耗控制指标耗量比,建立耗量比与爆破参数多目标粒子群优化(MOPSO)模型,对耗量比与孔排距和炸药单耗及钻孔超深3个爆破参数的代理模型进行寻优,并结合修正Kuz-Ram模型对寻优结果的可靠性和以能耗指标作为爆破效果评价指标的合理性加以佐证。结果表明:在相对最佳耗量比指标下,细碎阶段耗量比指标是粗碎和中碎阶段的1.5倍左右;爆破参数中,孔排距取6.0 m×3.0 m,炸药单耗取0.35 kg/m~3,超深根据实际情况在1.7~2.0 m间取值。与未经优化参数相比,寻优参数对应着更小的平均块度,为64 cm,说明较低的破碎能耗指标与良好的爆破效果存在着对应关系。

    2022年05期 v.28;No.129 9-16+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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  • EPS缓冲材料衰减水下爆炸能量的实验研究

    李志敏;汪旭光;汪泉;刘文震;

    为了研究缓冲材料EPS对水下爆炸能量的衰减作用,在爆炸水池内起爆有EPS包裹的雷管,采用压力传感器测量水下固定爆心距点爆炸冲击波,采用振动传感器测量实验水池近地面固定点振动。结果表明:EPS缓冲柱体半径按梯度增大,压力测点冲击波超压、比冲击波能以及振动测点竖直方向振动速度都衰减显著;在缓冲柱体半径R≥80 mm时,水下爆炸脉动波弱化或消失;增加EPS缓冲材料的密度,可有效衰减压力测点爆炸能量,但对振动测点速度衰减影响较小;压力测点爆心距增加,测得爆炸能量减小,但能量衰减率不一定因有EPS材料缓冲而提升。导出式(1)可根据实际防设点的爆心距和药包半径来近似设计水下爆炸EPS缓冲材料厚度和密度。

    2022年05期 v.28;No.129 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K]
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  • 高应变率下含水红砂岩爆破损伤演化模型研究

    柴耀光;刘连生;曾鹏;刘伟;易文华;杨砚;钟抒亮;陶铁军;

    基于直径50 mm的Hopkinson压杆装置,从宏观与微观两方面探究含水红砂岩在应力波作用下的力学特性与损伤演化机理,并将弹性模量定义的含水损伤与微元破坏数量定义的荷载损伤视为宏观损伤与微观损伤,基于Weibull理论与Drucker-Prager准则,推导得到红砂岩在含水率与应变率耦合作用下的复合损伤变量与动态损伤本构方程。研究表明,岩石损伤在一定范围内随含水率的增加而逐渐扩大,随着试样饱和,含水损伤趋于稳定。复合损伤变量与荷载损伤在应变率的作用下变化趋势近似,可分为初始阶段、低速发展阶段与快速发展阶段,代表了岩石在爆破冲击作用下的损伤演化过程,与含水红砂岩动态压缩破坏过程中应力-应变曲线的各个阶段相对应。将理论应力-应变曲线与实测应力-应变曲线进行对比,对建立的动态损伤本构模型准确性进行验证,发现该模型与含水红砂岩在动态压缩过程中的各个阶段拟合度较好,证明了该模型的准确性。

    2022年05期 v.28;No.129 23-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K]
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  • 温度与含水率对砂岩动静态力学特性影响研究

    姚威;陈佩圆;葛进进;卢龙刚;顾柯柯;徐颖;

    为研究含水率、温度对砂岩力学特性的影响机理,以灰砂岩为研究对象进行不同温度(20、-20、-30℃)和不同含水率(0%,20%,100%)状态下的岩石单轴压缩(UCT)和动态冲击试验,并对压缩破坏后试件的破裂断口形貌进行SEM扫描分析。结果表明:在20℃,随着含水率的增加,试块的静态抗压和动态冲击强度在降低;-20℃和-30℃情况下试块的静态抗压和动态冲击强度会随着含水率的增加,呈现先增长后下降的趋势;而在同一含水率的情况下,随着温度的降低,试块的峰值应力逐渐增大,即抗压强度会逐渐增强;依据单轴压缩破坏后的试件,得到宏观破裂模式可分为拉张型破裂、剪切型破裂和滑移型破裂;通过SEM扫描试件,得到了微观破裂类型主要分为拉张和剪切滑移两种。研究结果可为低温环境下岩石力学工程设计、施工提供参考。

    2022年05期 v.28;No.129 33-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K]
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  • 不同耦合介质下脆性材料断裂行为研究

    廖崇超;王雁冰;

    为了分析不同耦合介质装药结构下脆性材料的爆破机理问题,通过实验室试验及数值模拟方法对水耦合装药和空气耦合装药爆破效果以及裂纹扩展机理进行研究。在实验中,试件材料采用透明均匀的PMMA(有机玻璃),炸药采用DDNP(二氮烷基苯酚),利用高速摄像机观察压裂和裂纹传播过程,然后从定量和定性两方面对不同耦合介质装药爆破下裂纹传播行为进行分析。观察实验过程以及数值模拟软件LS-DYNA分析结果表明,可以得到空气耦合介质下,试件炮孔周边次生裂纹少,裂纹分叉现象较少,形成规则的贯通裂隙。相比于空气耦合,水耦合介质条件下,炮孔周围形成规则不一的裂纹,破碎区直径增大,横向裂纹增多,对孔壁产生的压力较均匀,破碎效果好。同时在数值模拟分析中得出不同耦合介质装药结构下脆性材料的爆破应力云图和v-m时程曲线图,得出水耦合装药爆破可以获得更高的孔壁初始压力,且对孔壁产生的压力较为均匀,爆破的破碎效果更好。

    2022年05期 v.28;No.129 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1504K]
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岩土爆破

  • 中心致裂掏槽岩塞爆破设计与实践

    黎卫超;赵根;周先平;孙琪宁;杜少卿;

    水下岩塞爆破是高效、安全地联通水库、江河、湖泊等水工隧洞进水口的关键技术。通过查阅文献,梳理了钻孔法岩塞爆破技术的发展历程,对钻孔法岩塞爆破工程实践进行分析总结,提出了“中心致裂掏槽法”,给出了相应的炸药单耗、轮廓孔爆破线装药密度等关键爆破参数的计算公式,并在长甸改造工程及桓集隧道工程中取得了成功的应用,形成了一套完整的“中心掏槽、圆周扩展、轮廓成型”的设计方法。研究成果对钻孔法岩塞爆破设计与施工具有指导意义和借鉴作用。

    2022年05期 v.28;No.129 52-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1521K]
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  • 白竹山隧道爆破超挖原因分析与控制研究

    田兴朝;陶铁军;娄乾星;刘荣欣;刘春舵;陈航;

    为探明雷榕高速公路白竹山隧道爆破超挖严重的根本原因,对现场爆破参数进行了数据采集,采用炮孔角度测量装置对周边孔钻孔角度进行了精确测量,理论计算了空气不耦合装药条件下粉碎区半径及裂隙区半径,分析了周边孔布设参数对隧道爆破超挖的影响规律。研究表明:周边孔孔口位置对其孔底分布位置影响较大,周边孔的外斜角度过大是造成白竹山隧道爆破超挖严重的主要原因;不耦合装药系数为1.30时,2号岩石乳化炸药在板岩中爆破形成的粉碎区半径为2.02 cm,裂隙区半径为78.93 cm;白竹山隧道爆破降低超挖量的核心是严格控制周边孔的外斜角度,将周边孔孔口布设在距离设计轮廓线内15 cm位置,以≤3°的斜率向断面外倾斜,能够将超挖厚度控制在15 cm以内,爆破效果较好。

    2022年05期 v.28;No.129 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K]
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  • 侧穿高压铁塔陡斜平曲线隧道光面控爆技术

    侯健;田国锋;朱国强;李英杰;杨保华;黄引;杨强;付抗;

    为解决近接建筑物条件下隧道光面控爆技术问题,以地铁隧道工程为依托,采用理论分析、工程类比与现场实测研究手段,探究了近距离侧穿高压铁塔平曲线陡斜直墙圆弧拱形施工通道光面控爆技术,自主建立了确定拱圈上仰角与边墙偏转角通用理论公式。结果表明:采取周边孔组合布孔,周边长孔采用不耦合间隔装药结构,短孔采用不耦合孔底微量装药结构,实现了隧道超欠挖有效控制;单段最大装药量合理确定,是实现爆破振速有效控制的关键因素;综合采用延时爆破技术与多隔段爆破控振技术,有效避免了相邻段别炮孔爆破振速峰值“叠加效应”;底板孔采用分段起爆,有效降低了岩石夹制作用,提高了爆破效果,实现了设计振速与超欠挖“双控”目的,振速实测范围0.442~0.933 cm/s,拱部最大超挖量为0.065 m,边墙最大超挖量为0.119 m,扭亏48万元;循环进尺1 m/d提升到2.5 m/d,满足了“安全、高效、经济”施工要求。

    2022年05期 v.28;No.129 67-73+87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K]
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拆除爆破

  • 56.5 m高压线铁塔线型聚能切割抢险拆除爆破

    赵明生;魏丽丽;李杰;余红兵;周建敏;罗亮;徐源;王毅;

    为了顺利拆除钢结构高危塔,根据铁塔周围环境和结构特点,基于理论计算并结合现场试验,通过多种拆除方案论证,决定采用线性聚能切割定向控制爆破进行抢险拆除,利用工业乳化炸药设计了一种聚能切割装置,并确定线型聚能切割器参数。结果表明,通过聚能爆破法切割11#铁塔底部角钢形成设计切口以及切割11#塔线缆与13#塔联结的U型环金具,采用工业电子雷管起爆网路及安全监测等技术措施,钢结构高压线铁塔最终按预定方向倾覆并倒塌触地,爆破产生的振动未造成滑坡体产生位移。本工程为国内首次高压线铁塔抢险爆破,可为类似工程爆破提供经验。

    2022年05期 v.28;No.129 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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  • 复杂环境下高大渡槽拆除爆破的控制爆破技术

    伍锡南;聂群富;

    针对待拆渡槽为钢筋混凝土结构,且高度高、跨度大、周边环境复杂,倒塌范围受限的情况,决定采用1#槽墩至11#槽墩向西定向爆破倒塌,13#槽墩至18#槽墩向南定向爆破倒塌,12#槽墩采用机械拆除的施工方案。合理确定了每个槽墩爆破切口高度及爆破参数,为了提高起爆网路的延时精度,本次起爆网路采用电子雷管起爆网路;为了有效控制爆破有害效应,在爆破前合理设定了每个炮孔的延时时间,采用多层防护措施;为了合理确定炸药单耗,对1#墩进行试爆;为了给2#墩留出倒塌空间,对1#、2#墩之间槽身及桁架进行机械预拆除;通过精心设计和施工,渡槽完全塌落、有效控制爆破危害效应,,可为同类工程提供参考。

    2022年05期 v.28;No.129 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K]
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  • 通航航道上千米预应力箱梁桥梁拆除爆破

    李友军;聂亚;赵志远;王隆基;汪惠真;曾光耀;

    为了顺利拆除全长1 572.44 m,航道上410 m主桥段为国内罕见的“空心桥墩+空心桩基+预应力箱梁”结构的石龟山老桥,通过对比静力切割方法和爆破方法,得出主桥采用静力切割方法拆除施工风险大,拟采用爆破拆除方法。结果表明:采用桥面爆破、桥墩爆破与桩基爆破相结合的施工工艺,以及水压爆破与钻孔爆破相结合的综合技术,主桥桥墩实施水压爆破,箱梁分段解体爆破,采用复式交叉起爆网路和复合防护方式,达到良好的爆破效果,可为类似桥梁的拆除提供了很好的借鉴作用。

    2022年05期 v.28;No.129 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K]
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特种爆破

  • 二氧化碳相变爆破中的振动信号特征分析

    陶明;吴英杰;赵瑞;赵明生;商武锋;

    为分析二氧化碳相变爆破产生的振动信号特性在时间上和空间上的衰减规律,通过现场二氧化碳相变爆破试验,分别对距离爆源处5、8、12 m位置设置质点速度监测仪,分别对得到的爆破振动信号进行频谱、能量谱分析,得到关于二氧化碳相变爆破振动信号在空间和时间上的衰减规律。随着距离的增加,低频部分逐渐衰减只剩下高频段部分。在能量的分布上,二氧化碳相变爆破的能量主要分布在中低频段(0 Hz<f<500 Hz),在距离上的衰减速度快,且在水平方向上的振动衰减明显大于垂直方向。研究结果对二氧化碳相变爆破的安全距离的确定和合理爆破参数的确定具有重要意义。

    2022年05期 v.28;No.129 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K]
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  • 干冰致裂破岩振动与噪声分布规律

    陶科宇;张奇;郑玉龙;

    为探讨干冰相变膨胀爆破致裂岩石过程中的振动及噪声分布规律,利用专业振动测试系统对不同布孔结构下的干冰破岩过程产生的振动及噪声进行实地监测,分析了干冰破岩产生的振动场及噪声的分布规律。结果表明,干冰致裂破岩过程中振动迅速衰减的位置在距振源6~10 m之间,产生的强振动持续时间较短,安全系数较高。干冰致裂破岩过程产生的噪声较小,噪声持续时间十分短,频率集中于0~50 Hz之间,且振幅不大,环境影响较小。

    2022年05期 v.28;No.129 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1885K]
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爆破器材与装备

  • 复合添加剂对乳化炸药水相析晶点影响的研究

    程秀莲;

    为了研究复合添加剂对乳化炸药水相析晶点和水相氧平衡的影响。首先,依据油相适宜质量百分比范围,确定水相氧平衡大于0.17 g/g比较适宜。然后,在保持硝酸铵和水的相对比例不变的条件下,添加单一或复合添加剂,配制15 g左右的水相。用精测的水相析晶点和水相氧平衡评价其影响。详细研究了钠离子、钾离子、銨离子、氯离子和硝酸根离子,硝酸钠质量分数,硝酸钠和其他添加剂复配对乳化炸药水相析晶点和水相氧平衡的影响。结果表明,硝酸铵∶水质量比5.67∶1,内加0.017 6 mol不同离子,加入钠离子的水相比加入銨离子的水相析晶点低11.5℃;硝酸钠质量分数每增加1%,水相析晶点大约下降0.46℃,氧平衡值上升0.003 g/g;硝酸钠与K12、尿素、氯化钠、氯化钾组成的复合添加剂使水相基础组成为硝酸铵80.65%、水10.75%、硝酸钠8.60%的析晶点降低16.9℃,氧平衡值0.17 g/g。

    2022年05期 v.28;No.129 106-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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  • 油相材料对混装乳化炸药性能的影响

    黄麟;赵旭东;张英杰;张阳;席韬;曹小双;

    为了研究油相材料对混装乳化炸药性能的影响,在常规现场混装乳化炸药配方的基础上,通过改变油相材料种类,对油相材料黏度、乳化基质黏度、乳化基质敏化效果及对应装药爆速等性能参数进行测定,研究不同黏度油相材料、机油和柴油复配比例对现场混装乳化炸药黏度、敏化效果以及爆轰性能的影响。结果表明,随着机油标号及油品黏度的增大,乳化基质的黏度在低温、高温状态下均升高,基质在高温敏化时固泡能力逐渐增强,表观敏化气泡更加细腻,爆轰性能更优;随着柴油添加比例的增大,机油和柴油复配的基质黏度逐渐降低,70℃下乳化基质黏度调控范围在13 900~35 340 cp;研究结果能够较好地指导现场混装乳化炸药配方设计及性能调配。

    2022年05期 v.28;No.129 112-116+148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1781K]
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  • 生物质燃料油在ANFO炸药中的研究与应用

    李俊杰;赵华平;杨敏会;冷振东;

    为了研究生物质燃料油在ANFO炸药中应用的可行性,通过生物质燃料油(CO)物性参数的检测与分析确定CO制备ANFO炸药的配方工艺,并对基于CO制备的ANFO炸药(CO/ANFO)的爆炸性能、稳定性、热安定性、应用爆破效果进行研究考察。结果表明:生物质燃料油在ANFO炸药中理论添加量为6.9%,CO/ANFO炸药爆炸性能接近于柴油制备的ANFO炸药(DO/ANFO),经过96 h热失重后,CO/ANFO和DO/ANFO炸药热失重分别为0.05%、0.55%,热安定性高于DO/ANFO炸药;CO/ANFO炸药具有良好的储存稳定性,有效期高于40 d;在现场应用过程中,CO/ANFO炸药在炮孔内可发生连续、稳定爆轰,整体爆破效果良好,松散程度满足后续挖运工序作业要求。

    2022年05期 v.28;No.129 117-120+142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K]
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爆破监测与安全

  • 交叉隧道爆破振速回归分析及对比研究

    赵岩;王小敬;王海龙;王东升;

    为了系统研究隧道爆破振动响应特征及优化爆破振动速度的拟合过程,结合交叉隧道爆破工程实例,引入一种联合量纲分析及粒子群优化的回归分析方法。首先,利用量纲分析得到可以反映交叉隧道爆破振动衰减规律模型方程。然后,以模型方程为适应度函数进行粒子群优化,求得待定参数完成拟合。同时,通过现有其他爆破振速拟合模型处理数据,与本文分析得到的拟合效果进行对比。计算结果表明,本文引入的回归分析模型所得到的相关系数为0.998 2,与现有拟合模型相比更接近于1;残差平方和为0.009,均小于其他拟合模型。以上分析结果证实证明本文引入的拟合模型预测精度最佳,可以为类似近接隧道爆破工程提供一定的借鉴。

    2022年05期 v.28;No.129 121-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1670K]
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  • 联络道爆破施工对临近盾构隧道的影响分析

    杨波;王海亮;褚夫蛟;周明聪;肖景鑫;张栋;

    针对盾构隧道间联络道爆破开挖影响隧道稳定性的问题,通过数值模拟建立联络道与隧道管片的数值模型,以联络道掌子面与隧道间不同距离L作为研究工况,获取不同爆破位置对隧道管片稳定性的影响。通过模拟可知,当联络道掌子面与管片距离L为0时,盾构隧道管片是极不稳定的。以盾构隧道管片连接螺栓的屈服强度作为临界值,通过建立螺栓应力与距离L的关系,得到当L不小于1.43 m时,螺栓所受到的应力不大于其屈服强度,而分析管片间相对位移与L的关系,得到管片间的最大相对位移为2.88 mm。由此可知此时盾构隧道管片是安全的。通过对隧道爆破振动进行监测,得到了当安全距离为1.43 m时爆心距为3 m的监测点的最大振速为37.09 m/s,此数据虽然超过了爆破安全规定,但螺栓强度和管片位移都符合安全规程要求,施工质量可以得到保证,隧道仍然安全稳定。

    2022年05期 v.28;No.129 128-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1972K]
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  • 钻爆法隧道原位扩建的振动效应分析与爆破方案比选

    吕荔炫;

    以福州市马尾隧道扩建工程为依托,通过精细化数值模拟对掏槽/无掏槽爆破方案进行比选。将延时爆破荷载逐段施加在各排孔段位的爆破轮廓线上,研究了扩建爆破时邻洞衬砌的振动效应和传播路径上的衰减规律。数值模拟结果表明:邻洞背爆侧振速远远小于迎爆侧(平均降幅为68.7%);迎爆侧衬砌振速峰值总体呈现为上大下小;爆破振动在岩体中的水平传播中呈对数衰减,尤其是空洞的存在显著降低了爆破振动效应。将优化后的无掏槽爆破方案应用于工程实践,并对爆破振动进行跟踪监测,与数值结果较为吻合,且均在安全阈值之内。优化无掏槽方案较好地利用了既有空洞和重力作用,单耗低振动轻,宜作为隧道扩建工程的爆破首选方案。

    2022年05期 v.28;No.129 135-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1954K]
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  • 供风量对水下爆炸冲击波气泡帷幕消波效应的影响

    陆少锋;梁进;覃才勇;杜明燃;陈保健;

    为了减小水下爆破冲击波的危害,在某河道开展了气泡帷幕消减水下爆炸冲击波的现场试验。将300 g乳化炸药和2支PCB压力传感器同时悬吊在水面以下4.5 m深,乳化炸药位于中间,2支PCB传感器等距离位于两侧,且三者处于一条水平直线上,每支传感器与乳化炸药的水平距离为12 m。将气泡帷幕发生器置于其中1支传感器与炸药之间,与炸药水平距离为4 m。调节供风量产生相应的气泡帷幕,引爆炸药后测试两侧冲击波峰值压力,并计算有气泡帷幕一侧相比于无气泡帷幕一侧的冲击波压力下降幅度,对比分析了不同供风量形成的气泡帷幕对冲击波的消减效应。结果表明,供风量由0.938 m~3/min增加到7.5 m~3/min,冲击波峰压的消减幅度由77.507%增加到88.554%,供风量继续增加到29.1 m~3/min,冲击波峰压的消减幅度缓慢增加到90.102%。可见,气泡帷幕对水下冲击波的消波效果随着供风量的增加而增加,但综合考虑电能消耗和消波效果,在本试验条件下供风量7.5 m~3/min最为可取。

    2022年05期 v.28;No.129 143-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1637K]
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征稿简则

  • 《工程爆破》征稿简则

    <正>一、期刊简介《工程爆破》(ISSN 1006-7051;CN 11-3675/TD)(双月刊)1995年创刊,由汪旭光院士担任总编辑和编委会主任委员,由谢先启院士、杨仁树和卢文波教授担任编委会副主任委员,由中国爆破行业协会主办、中国有色金属工业协会主管,是面向国内外公开发行的科技期刊。办刊宗旨:聚焦爆破领域前沿、报道爆炸研究热点,及时发布创新成果,以推动学术交流,培养优秀人才,促进爆破行业与爆炸领域的先进技术和科研成果的推广应用,同时构建交流平台,加强国内外学术交流与技术合作,

    2022年05期 v.28;No.129 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 177K]
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征稿征订

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    <正>《工程爆破》(ISSN 1006-7051、CN11-3675/TD)(双月刊)创刊于1995年,由汪旭光院士担任总编辑和主任委员,由谢先启院士、杨仁树教授和卢文波教授担任副主任委员,是由中国爆破行业协会主办、中国有色金属工业协会主管,面向国内外公开发行的科技期刊。办刊宗旨为:聚焦爆破前沿,报道爆炸热点,培养专业人才、推动技术发展,及时发布创新成果,推动学术交流,促进爆破行业与爆炸领域先进技术和科研成果的推广应用,加强国内外学术交流与技术合作,推进爆破与爆炸事业的繁荣与发展。

    2022年05期 v.28;No.129 149页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
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