理论研究与科学实验

  • 动静荷载作用下灰岩和白云岩破坏机理研究

    贾健;陶铁军;田兴朝;娄乾星;谢财进;何军;虞培忠;王志涛;

    为研究岩石在动静荷载作用下的破坏机理,以西南地区常见的灰岩及白云岩为研究对象。通过X射线衍射和电镜扫描讨论岩石固体相及细观结构的差异性,基于岩石三轴试验系统及分离式霍普金森压杆系统开展静力学试验和动态冲击试验,分析岩石在动静荷载作用下的破坏机理。结果表明:灰岩与白云岩固体相物质成分及细观结构存在较大差异性;灰岩在静单轴压缩荷载下以剪切破坏为主,在冲击荷载作用下呈现轴向劈裂破坏;白云岩在静单轴压缩荷载下以劈裂破坏为主,在冲击荷载作用下呈压碎破坏形式;两类岩石的动态抗压强度、单位体积吸收能随应变率的增加显著增大且率相关性明显。岩石固体相及微观结构的差异性是导致其破坏机理不同的重要原因。

    2022年06期 v.28 1-7+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 669K]
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  • 基于EMD分解的爆破振动信号主成分提取与分析

    张声辉;高文学;刘江超;李小帅;胡宇;张小军;

    爆破振动信号由于受到复杂环境条件的影响,具有瞬时非平稳性的特点,结合希尔伯特-黄变换(HHT)分析方法自适应性好的优点,通过经验模态分解(EMD)算法对崇礼国家跳台滑雪中心边坡爆破振动信号主成分进行了提取与分析研究。结果表明:EMD分解的各阶IMF分量呈现出一定尺度范围的模态,可以去除高频噪声和低频趋势项来实现爆破振动信号主成分的重点提取;爆破振动信号能量主要在60 Hz以下的低频段和0.1~0.3 s的时间段,提取主成分后的爆破振动信号频率分布稍有变窄,在10 Hz以下的边际能量显著降低,瞬时能量和振动速度曲线整体过渡性光滑度有所提高,峰值误差相对较小。因此,获取爆破振动信号主成分,可提高信号的局部时频特征,以准确评估建(构)筑物的爆破振动,并为保证爆破施工安全与边坡稳定提供参考依据。

    2022年06期 v.28 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 616K]
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  • 基于CDEM的岩石基坑爆破效果的数值模拟

    任慧敏;冯春;唐昊天;张大帅;王彪;赵红华;

    为探讨延时时间及炮孔间距对岩石基坑爆破破碎效果的影响规律,依托大连地铁五号线虎滩公园站,建立岩体二维数值计算模型,通过连续-非连续数值模拟方法(CDEM)中的JWL爆炸模型及断裂能模型,对岩石基坑开展了爆破过程的数值模拟,并通过应力、振动速度、平均破碎尺寸、极限破碎尺寸、大块率及系统破裂度等指标进行综合分析。结果显示:模型监测点处以拉应力破坏为主导,延时35 ms时应力波叠加效果较好,引起的模型监测点峰值振速较小;随着延时的增大,岩石爆破效果逐渐变差,而当延时为25 ms时,较短的延时不利于应力波的传播和衰减导致爆破效果不佳。监测点处y方向峰值振动速度随着炮孔间距L的增大逐渐减小,岩石爆破效果逐渐改善,而过大的炮孔间距会阻碍应力叠加。炮孔间距6 m时能够有效减少大块率,爆破破碎效果最佳。改变炮孔间距相对于改变延时时间大块率降低了3.2%,系统破裂度提高了3.8%,因此,改变炮孔间距优于改变延时时间的爆破效果。

    2022年06期 v.28 15-24+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 836K]
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  • 不耦合系数对水下爆破破岩效果影响的数值分析

    陈涛;汪海波;王丽敏;吕闹;宗琦;

    为了探究水下岩石爆破中水对爆破效果的影响,应用数值模拟的方法对单孔水不耦合装药爆破模型结构下不同不耦合系数(K=1.21、1.28、1.35、1.44)和双孔爆破模型不同炮孔间距(240、280、320、360 cm)的爆破作用效果进行数值模拟。结果表明:当不耦合系数K为1.21时,孔壁和炮孔周围的峰值应力最大且测点随着距离药柱的水平距离增大测点的峰值应力呈指数函数的形式衰减。水不耦合装药具有使岩体受力均匀、作用时间较长、应力衰减较少的特性且能量的传递效率更高的优点。应力云图表明越靠近孔心,水不耦合装药提高单元的峰值应力的越强。当水下爆破的岩石为强度较高的微风化英安岩,为了使岩石破碎,需要确定炮孔间的最优的炮孔间距,以达到最优的爆破效果,通过数值模拟确定炮孔间距为280 cm时,炮孔连心线处有效应力峰值可达到75 MPa以上,可以使岩石破碎,为最大的炮孔间距。数值模拟为实际的水下爆破工程提供理论依据。

    2022年06期 v.28 25-32+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 752K]
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  • 爆破作用下含后缘裂隙岩质边坡的断裂力学分析

    宋娟;王晋;胡敏;贺龙喜;

    为探究爆破荷载作用下含后缘裂隙岩质边坡失稳机制,利用断裂力学相关理论,推导了爆破作用下岩质边坡后缘裂隙尖端复合应力强度因子计算公式,将裂隙尖端应力强度因子与边坡岩体的断裂韧度的比值定义为边坡稳定性系数,分析了结构面几何参数和爆破参数对边坡稳定性的影响和裂隙扩展方向的变化规律,最后通过现场实例进行验证。研究结果表明:爆破荷载的作用,改变了裂隙尖端应力场的分布情况,增加了裂隙尖端复合应力强度因子,降低了边坡稳定性系数。后缘裂隙角度越大、裂隙越长、频率越大、和平均高度越小,边坡越不稳定。采用断裂力学法对边坡稳定性的预测更加安全可靠,且能准确计算出裂隙起裂角的大小和方向,裂隙长度对裂隙起裂角无影响。

    2022年06期 v.28 33-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K]
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  • 爆破振动下隧道初支混凝土振速衰减规律

    唐先习;张春洋;王要武;李旦合;高毅仁;李明泽;

    为研究爆破振动作用下隧道初支混凝土喷层的振动响应与初支混凝土喷层爆破振动衰减规律,依托于成昆铁路峨眉至米易段扩能工程沈家坝1号隧道,通过现场试验获得爆破振动信号,使用小波变换方法对爆破振动信号进行时-频分析,得到了爆破振动信号的时频特征。依据萨道夫斯基经验公式对试验的振速数据进行线性回归分析,得到爆破振动衰减规律,并拟合出爆破动载作用下初支混凝土喷层振速与药量、爆心距之间的关系曲线,用于指导隧道的钻爆施工。

    2022年06期 v.28 42-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 720K]
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  • 平行双自由面爆破岩墙自稳临界宽度研究

    苗晓鹏;陈慧;焦国芮;施建俊;孟海利;

    在平行双自由面爆破一侧具有重点保护对象时,通过控制岩墙自稳临界宽度(最后一排炮孔到自由面的宽度),使得爆破一侧岩体充分破碎、抛掷,另一侧(有保护对象一侧)岩体达到“碎而不散”的自稳状态。基于多边界爆破理论,阐述了平行双自由面爆破的边界条件、药量与抛掷效果的关系;通过建立等效子药包模型,推导出双侧抵抗线的关系,进而确定了岩墙自稳临界宽度的理论取值为2.05W(最小抵抗线);结合渝怀复线漾头越行站站改工程,通过岩墙拆除爆破的单排逐孔起爆现场试验,确定了岩墙自稳临界宽度的实测值为2.5W,获得了良好的爆破效果,为类似工程提供理论指导。

    2022年06期 v.28 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 580K]
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岩土爆破

  • 影响光面爆破效果和空孔处能量分布的试验研究

    杨赛群;李洪伟;吴立辉;刘伟;

    为了研究不耦合系数和孔间距对光面爆破效果的影响,通过制作混凝土模型进行不同耦合系数和孔间距条件下的爆破试验,对爆后模型的根底残留和平整度进行分析,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对爆破损伤过程进行模拟。结果表明:在不耦合系数为2.67,孔间距8 cm时爆破效果最好;不耦合系数为2.00、2.67、3.33情况下的装药孔周围损伤面积之比为1.25∶1.14∶1;炮孔间距减少2 cm,在空孔处的压应力增加1.6倍,拉应力增加1.4倍,通过减少孔间距可以有效提高空孔的定向致裂作用。研究结果对工程应用具有较好的指导意义。

    2022年06期 v.28 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1111K]
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  • 粉砂质页岩段隧道光面爆破周边孔间距试验研究

    张建国;杨文;拜晓亮;赵海钦;蒋欢;李家宏;段聪;刘振江;王红云;

    为控制粉砂质页岩段隧道爆破开挖超挖过大,以渝湘复线巴彭路高速公路项目武隆隧道右线进口粉砂质页岩段为研究对象进行光面爆破试验。采用三维激光扫描仪扫描检测爆破超欠挖并评估爆破效果,通过现场试验研究了孔间距为35、40、45、55、60 cm,设计开挖轮廓线内缩5、8、10 cm条件下的爆破效果。结果表明:周边孔间距为55 cm,开挖轮廓线向内收缩8 cm,能够有效控制超欠挖,平均线性超挖小于150 mm。研究结果可对类似工程有一定的借鉴意义。

    2022年06期 v.28 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 765K]
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  • 基于应变率变化的爆破块度预测模型及应用

    翟小鹏;杨军;陈占扬;汤宇;陈忠辉;

    为了研究露天台阶爆破岩石块度在炮孔近区的分布规律,更好地预测爆破块度,提出一种基于应变率变化的爆破块度预测模型,从理论上分析了炮孔近区应变率的变化规律,结合炮孔近区块度的分布函数,推导了应变率-块度的分布模型。该模型充分考虑了炸药性能、岩石力学性质及岩体结构对爆破块度的影响。针对现场爆破效果,采用对爆堆不同开挖面进行拍照分析的手段,得到实际的块度分布曲线。通过验证分析得知,基于应变率变化的块度预测模型F50~F80的平均误差为12.5%,能够较为准确地预测爆破块度。

    2022年06期 v.28 73-79+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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  • 爆轰波碰撞聚能技术在红沿河核电厂的应用

    刘广兴;陈新;王敏;郭建;

    为解决盾构过程中遇到的坚硬岩石和局部孤石问题,辽宁红沿河核电厂在取水隧洞施工中引入爆轰波碰撞聚能技术对硬岩和孤石进行预处理。通过数值模拟,直观地揭示出了聚能起爆方式与中心起爆方式在岩石中裂纹扩展的过程。工程实践的结果显示:采用中心起爆时,岩芯最大尺寸为27 cm,且大部分岩芯尺寸在12 cm以上;采用碰撞聚能起爆时,岩芯最大尺寸在18 cm左右,大部分岩芯尺寸在11 cm以内。因此,爆轰波碰撞聚能爆破技术充分利用了炸药爆炸的能量,达到了岩石破碎的目的,成功降低了盾构机刀盘受卡、变形甚至损坏的风险,保证了掘进的安全和效率,在坚硬岩石或有孤石的不均匀地层中有着良好的应用前景。

    2022年06期 v.28 80-84+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
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爆破器材与装备

  • 聚脲涂层防护下钢筋混凝土柱的抗爆性能研究

    赵苏政;葛文璇;

    为研究聚脲涂层防护下钢筋混凝土柱的抗爆裂性能,采用LS-DYNA有限元程序,基于CONWEP加载方法建立了聚脲加固钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的响应模型。对比了模拟结果和近场爆炸下的试验结果,验证了数值模型的合理性,研究了比例距离和聚脲厚度对钢筋混凝土柱的抗爆性能影响。结果表明:柱的跨中最大位移与比例距离成线性递减关系;聚脲弹性体能够改善钢筋混凝土柱的抗爆性能,柱的跨中最大位移随着聚脲厚度的增加呈现先减小后增大的“V”字型趋势,采用聚脲弹性体提升钢筋混凝土柱的抗爆性时具有一个最优厚度。

    2022年06期 v.28 85-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]
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  • 基于现场混装炸药的巷道爆破参数优化

    薛里;郝亚飞;孟海利;张小勇;肖青松;

    为解决现场混装炸药在巷道掘进爆破应用时参数的合理性和周边孔装药问题,结合某地下矿山水平巷道掘进工程,对巷道掘进钻爆参数优化以及周边孔装填低密度混装炸药可行性开展了试验研究。研究表明:与装填包装乳化炸药相比,现场混装炸药技术在巷道爆破中应用,可降低钻孔量15%,在保持炸药单耗不变的情况下进尺率提高10%,达到了100%;通过调节敏化剂浓度,降低混装炸药密度和爆速的方法,能有效地解决巷道爆破周边孔机械装药的问题,光爆效果良好。现场混装炸药技术在巷道掘进爆破中应用,提高了掘进效率、节约了施工成本,应用前景广阔。

    2022年06期 v.28 92-96+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 411K]
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  • CO_2相变爆炸激发药剂热化学安定性研究

    杜明燃;王任松;王尹军;杨海斌;李继红;曹稳;胡赏赏;

    为了研究CO_2相变爆炸激发药剂的热化学安定性,采用热重法(TG)、绝热加速量热仪(ARC)和耐温试验测试了其热分解特性和耐温性能,用Ozawa法对所得热力学数据进行理论计算,并利用经验公式计算了该激发药剂的温度指数。结果表明:升温速率分别为1、2.5、5℃/min的条件下,激发药剂在90℃时开始有质量损失;在非密闭条件下,整个升温过程中各组分之间未发生氧化还原反应,激发药剂的热化学安定性主要体现为各组分的热稳定性,平均活化能为86.986 kJ/mol;在密闭条件下,升温至460℃之后激发药剂发生氧化还原反应,表明激发药剂热化学安定性良好,且一定的压力作用有利于激发药剂燃烧反应;耐温试验中,80℃保存48 h激发药剂未发生状态变化,而200℃下激发药剂组分损失严重,说明温度指数T_S计算值90.199℃是合理的。

    2022年06期 v.28 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
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  • 径向环形装药技术在露天矿台阶爆破中的应用

    闫永富;王文才;

    为了研究径向环形装药爆破技术在不劣化爆破质量情况下,对降低炸药单耗的影响。通过利用露天矿台阶爆破进行现场工业化试验验证,设计了一种径向环形装药装置,对富水炮孔和贫水炮孔进行了现场径向环形装药间隔爆破试验。结果表明在露天矿深孔台阶爆破进行小范围对比试验后,试验区炮孔全部正常起爆,且爆破后爆堆外观无异常,设备采掘正常;经进一步扩大试验,并对爆堆的大块率进行统计分析,在310 mm直径炮孔内使用75 mm直径的径向间隔,在降低炸药单耗时,并未发现试验区与对照区的爆破大块出现显著差异。得出径向环形装药结构在工程爆破中是可行的,在一定条件下在不造成爆破质量的劣化下可降低炸药单耗。

    2022年06期 v.28 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 538K]
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爆破监测与安全

  • 下穿村庄隧道爆破振动效应研究

    王海龙;柏皓博;王晟华;

    为了研究下穿村庄隧道爆破振动效应,以太锡铁路太崇段新建崇礼隧道下穿和平村实际工程为研究对象,利用等效药量与等效距离的概念改进萨道夫斯基公式,通过实测爆破振速对其进行回归分析,建立适用于本工程的振速预测模型。然后,利用小波包分析对能量分布规律,得出能量衰减模型。结果表明:改进公式预测模型最大相对误差仅为—6.75%,提高了爆破振速预测精度。随着等效药量与等效距离的增加,爆破低频带能量占比呈升高的趋势,而随着等效距离的增加,爆破振动能量衰减很快,等效距离50 m以上时,爆破振动能量衰减趋于平缓。

    2022年06期 v.28 111-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 458K]
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  • 小近距隧道台阶法开挖爆破振动信号特征分析

    任文斌;付晓强;俞缙;

    隧道爆破振动信号具有典型的非平稳冲击特征,其信号特征是爆破参数优化的重要依据。在对厦门海沧疏港通道小净距隧道台阶法掘进爆破信号进行有效监测基础上,利用经验小波变换(Empirical Wavelet Transform, EWT)对爆破信号进行频带细化分析和时频特征提取,并对隧道爆破雷管起爆毫秒延时时间进行了识别。分析表明:大跨度小间距隧道爆破采用台阶法可显著降低爆破振动强度,减小了爆破效应对中夹岩的扰动。经验小波变换具有优良的信号自适应分解能力,其分析精度优于传统的小波和经验模态分解算法,适合用于隧道爆破信号精细化特征提取过程。经验小波变换识别得到的雷管毫秒延时时间与设计延时时间中值最为接近,识别精度高,为隧道掘进爆破网路安全评估和参数优化提供一种可借鉴方法。

    2022年06期 v.28 119-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 1239K]
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  • 赤水河特大桥锚碇隧洞开挖爆破振动效应特征分析

    张丹;郑彩英;王祥;郭勇;

    为了研究高陡边坡特大桥锚碇隧洞开挖爆破振动效应特征,解决因锚碇隧洞断面大,轮廓多异,面积急变,与公路隧道间呈小净距关系,且洞口易形成卸载裂缝或孤石偏压套拱,而出现的开挖爆破对中隔岩柱损伤,围岩和洞口坍塌或滑坡,增加未来大桥营运风险等问题,通过基于锚碇隧洞及公路隧道结构特点、空间展布形态及其相互空间关系,结合赤水河大桥四川岸地貌、地质构造、岩层、岩性特点,依据爆源因素与爆破地震波能量密度分布相关性,借鉴监测验证,对隧洞锚碇开挖爆破振动效应特征分析,以指导优化爆破工艺,加强支护,确保围岩、中隔岩柱、洞口稳定,保证顺利施工。

    2022年06期 v.28 130-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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  • 露天采场爆破对周边尾矿坝的稳定性影响研究

    高赛红;汪胜莲;

    为了更好地研究采场爆破振动对周边尾矿库的稳定性影响,采用对尾矿库区进行地质调研、采场生产工艺及爆破参数调查和爆破振动监测等手段,通过对监测信号的质点峰值振动速度、频谱分布特征进行分析和对基于GeoStudio的尾矿坝稳定性进行模拟,分别从振动强度、频谱成分能量和稳定性安全系数研究采区爆破振动效应对尾矿坝的影响。结果表明,尾矿坝处爆破振动信号的主频段在5.7~30.6 Hz,主频段成分能量随着距离的增大而减小,尾矿坝稳定性模拟分析证明爆破振动对尾矿坝整体结构稳定性造成的影响很小;采用线性拟合得到该采区地质条件和爆破开采条件下萨道夫斯基公式的K、α分别是81.348和1.153,并结合采区爆破作业条件对最大一段起爆药量和最小爆破安全距离进行了分析推算,对爆破振动作用下的尾矿坝安全控制进一步分析与评价,并对此提出一些行之有效的对策措施。

    2022年06期 v.28 137-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 675K]
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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,推进我国爆破与爆炸事业的繁荣与发展。

    2022年06期 v.28 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K]
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征稿征订

  • 工程爆破 欢迎订阅 欢迎投稿

    <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06期 v.28 149页 [查看摘要][在线阅读][下载 933K]
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