理论研究与科学实验

  • 高陡边坡延时爆破电子雷管延时时间计算方法

    李启月;郭一鸣;廖晓目;唐虹靖;马晶晶;田军;

    在高陡边坡开挖过程中,为控制爆破振动对周围建(构)筑物的损伤,基于爆破振动波形叠加原理,研究了不同孔间延时时间的爆破振动叠加规律,提出了一种适用于高陡边坡开挖的延时爆破孔间延时时间精确计算方法,并通过现场试验对该方法进行验证。结果表明,该方法能够准确地预测出多孔爆破合成波形,同时能够确定最优孔间延时时间,使得爆破在爆心距为20 m处产生的峰值振动速度和爆破能量显著降低。此外,由于爆破振动信号的干涉效应显著,爆破振动能量呈现出向高频带集中的现象,降低了低频能量对建(构)筑物的危害。研究结果对相关工程工作起到指导与借鉴作用。

    2024年02期 v.30;No.138 1-8+18页 [查看摘要][在线阅读][下载 2271K]
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  • 爆后钢筋骨架零长度塑性铰失稳判别模型与试验验证

    余珊珊;姚颖康;孙金山;贾永胜;

    为了进一步研究骨架的残余承载能力对建(构)筑物失稳倒塌的影响,基于爆破后立柱钢筋骨架形态及其受力情况,建立了零长度塑性铰计算模型,并开展了不同爆破破坏程度下残余钢筋骨架的承载能力测试试验。结果表明:高度和弯曲程度对承重立柱爆后钢筋骨架承载能力有显著影响,当初始挠度接近时,试件峰值承载力随骨架高度增加呈线性降低关系;当骨架高度相同时,试件峰值承载力随弯曲程度增加呈非线性降低关系;与传统欧拉等直压杆模型和初弯曲压杆模型相比,零长度塑性铰失稳判别模型的计算结果更接近模型试验值。论文研究成果对高大建(构)筑物拆除爆破设计和抗连续倒塌分析具有一定参考意义。

    2024年02期 v.30;No.138 9-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1695K]
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  • 基于SHPB的切缝药包防护特性研究

    杨彦鑫;林子雲;吴建建;卢锋;

    为探究定向断裂控制爆破中切缝药包对围岩的防护特性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验对用药包材料制成的垫片防护下的花岗岩试块进行冲击,分别研究垫片与岩石间距、垫片材料和厚度因素对围岩防护效果的影响,分析在高速冲击下岩石的破碎情况和应力峰值,并建立多个切缝药包单孔爆破数值模型,通过对比不同情况下围岩损伤而进一步揭示切缝药包对围岩的防护特性机理。研究结果表明:岩石在强冲击荷载作用下严重破碎,当采用外壳垫片防护后,岩石的破碎程度有所降低。相同垫片厚度和垫片与岩石间距离固定的情况下,PVC外壳垫片防护效果要优于ABS外壳垫片。随着垫片厚度的增加和岩石与垫片间距的增加,岩石受损程度逐渐减弱,且增加垫片厚度对岩石的防护效果要优于增加岩石与垫片外壳间距的防护效果,研究成果可为控制爆破提供技术参考。

    2024年02期 v.30;No.138 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2133K]
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  • φ40mm孔径下爆炸应力波衰减特性试验研究

    毛羽;侯超普;徐士超;周俊杰;陈作彬;李飞;陈顺禄;刘迪;

    为了研究爆炸应力波在基岩中的传播和衰减规律,利用不同标号的混凝土代替不同等级围岩,对φ40 mm孔径下不同装药结构的工况进行爆破试验。通过制作及预埋PVDF薄膜传感器,测量6种装药结构下不同距离处的爆炸应力峰值,探究不同药量、不同岩石性质对爆炸应力波传播的影响。通过试验得到了C20、C30、C40混凝土试件在试验所涉及的范围内爆炸应力波随传播距离衰减的指数关系式。试验结果表明随着介质波阻抗的增大,该介质内部的爆炸应力波衰减系数会增大的规律,同时也验证了利用PVDF传感器测量混凝土内部的爆炸应力峰值这一方法是可行的,测试数据是可靠的,对后续不同岩土介质下的应力衰减规律研究和工程应用有一定的指导意义。

    2024年02期 v.30;No.138 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1976K]
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  • 凹陷地形对固体推进剂近地爆炸冲击波影响的数值分析

    李超;何兆;马重夫;陈铭德;

    固体火箭发动机推进剂爆炸冲击波超压测试试验中,爆炸后地形的改变会使冲击波的传播过程和压力分布发生改变,导致超压测量结果小于理论计算结果。为了研究推进剂爆炸后地形结构对冲击波压力的影响,利用Autodyn软件使用Lagrange/Euler耦合的方法,计算了距离地面高度为1 m的950 kg推进剂在平整和凹陷两种地形工况下,爆炸冲击波的压力分布和贴地位置冲击波的超压曲线。结果表明,当推进剂下方存在凹陷地形时,地形的反射作用使推进剂爆炸形成的半球状冲击波波面压力在半球的上侧较高,而在半球的近地侧较低;而推进剂下方平整时,推进剂爆炸形成的半球状冲击波在半球近地侧较高,而在半球上侧较低。推进剂下方有凹陷地形时,爆炸形成的冲击波在贴地位置的压力比推进剂下方平整时小,同一贴地测点的冲击波到达时间也滞后。推进剂下方有凹陷时,爆炸冲击波超压曲线小于推进剂下方地形平整的超压曲线,这个结果解释了工程试验中大炸坑的推进剂爆炸超压试验中,超压的实测数据小于理论计算和数值仿真的现象。

    2024年02期 v.30;No.138 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K]
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  • 基于混合算法计算炸药JWL状态方程参数的研究

    郝博;刘力维;姜琦;

    JWL状态方程参数是炸药爆炸膨胀数值模拟仿真的基础,圆筒试验标定法复杂且成本很高,为了准确快速地获得炸药JWL状态方程参数,提出一种基于灰狼粒子群混合算法计算确定炸药JWL状态方程参数的方法。该方法仅把炸药的爆速和初始密度作为已知条件即可计算确定JWL状态方程参数。基于此方法对TNT、PETN 1.77、HMX、PBX-9010、PBX-9501和OCTOL炸药的JWL状态方程参数进行计算,将计算所得参数进行圆筒试验数值仿真模拟,同时与标准参数仿真模拟结果进行对比,仿真结果曲线R~2分别为0.995 681、0.999 012、0.999 99、0.999 533、0.999 069和0.998 904,均大于0.99,说明计算方法可行,可为炸药JWL状态方程参数的获取研究工作提供一定参考。

    2024年02期 v.30;No.138 42-48+97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1928K]
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岩土爆破

  • 轻轨结构在隧洞掘进爆破下的响应数值模拟

    叶海旺;余梦豪;吴家鹏;欧阳枧;龙桂华;雷涛;王炯辉;赵明生;余红兵;

    依托深圳大芬水分洪箱涵暗挖隧洞工程,采用动力有限元软件建立了三维数值模型,研究了轻轨结构在隧洞爆破开挖下的响应特性。结果表明:随着爆心距增加,同一高程的轻轨结构峰值应力、位移和峰值振速逐渐减小;随着高程增加,同一立柱峰值应力逐渐减小,而峰值位移和峰值振速具有高程放大效应;隧洞已开挖区形成的空腔使上部轻轨结构的振速响应存在空腔放大效应和空腔阻尼效应。在此基础上,基于萨道夫斯基公式回归预测和仿真计算对隧洞掘进爆破单响药量进行优化,结果为:轻轨结构位于掌子面前面和后面,两种工况条件下的爆心距均为20.52、28.65 m,则在允许振速条件下的最大单响药量分别为1.8、6.0 kg和2.1、6.3 kg。

    2024年02期 v.30;No.138 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2630K]
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  • 抗滑桩爆破开挖引起多台阶顺层岩质边坡振动响应分析

    李强;

    为了研究临近抗滑桩施工爆破引起多台阶顺层边坡的振动响应规律,结合巫镇高速公路边坡工程,联合LS-DYNA和FLAC3D软件建立了抗滑桩爆破模型和多台阶顺层岩质边坡动力计算模型,分析了抗滑桩施工爆破荷载特征及其引起多台阶顺层边坡振动速度变化规律。结果表明,抗滑桩施工爆破最大荷载具有水平向小、竖向大的特点,其引起边坡坡面的振动响应特征表现为(1)坡体下部水平振速大于竖向振速,坡体上部竖向振速大于水平振速;(2)多台阶顺层岩质边坡坡面具有高程放大效应,且竖向振速放大率大于水平振速;(3)多台阶顺层岩质边坡内部具有“趋表放大效应”,坡体不同部位的“趋表放大效应”特征显著不同;(4)坡面下部水平向振速衰减率大于竖向衰减率,坡面上部竖向衰减率(放大率)大于水平向衰减率,各阶边坡坡脚处振动速度衰减率大于坡顶处衰减率。

    2024年02期 v.30;No.138 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1860K]
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  • 大断面一次成巷爆破数值模拟及试验研究

    马东;尤元元;胡世超;宫国慧;高常胜;李宗武;吴东海;左进京;

    为有效解决大断面掘进爆破作业中存在的技术难题,在大断面巷道中采用孔间多时序一次成巷爆破技术。利用LS-DYNA有限元数值模拟软件,通过改变大断面巷道炮孔掏槽方式、孔间起爆时差,进行数值模拟计算。在此基础上确定了掏槽方式、炮孔布置方式等关键爆破技术参数,并进行了现场试验及应用。结果表明:与分步开挖相比,采用孔间多时序全断面一次掘进成巷爆破技术后,巷道成型效果好、炮孔利用率提高18%。改进后的爆破方案有效地解决了大断面分步开挖中面临的问题,对地下矿大断面掘进爆破巷道成型及控制具有一定的参考价值。

    2024年02期 v.30;No.138 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2032K]
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  • 银江水电站右岸高陡边坡控制爆破技术

    雷晓军;马元军;李斌;余伟;游泳;

    为减小边坡开挖过程爆破振动对永久边坡及临近建(构)筑物结构稳定性的影响,同时提高爆破施工效率,针对银江水电站右岸高陡边坡复杂的施工环境,基于精细控制爆破技术,利用数码电子雷管精确延时的特性,对边坡主爆孔及预裂爆孔孔径、炸药类型、装药结构、延时时间等进行精确设计,并采用爆破振动测试仪对边坡振动速度进行监测验证。结果显示:主爆区采用直径Φ110 mm炮孔,Φ70 mm二号岩石乳化炸药连续耦合装药,孔间炮孔延时时间17 ms,排间炮孔延时60 ms,逐孔起爆,预裂爆区采用直径Φ90 mm炮孔,Φ32 mm二号岩石乳化炸药间隔装药,严格控制施工质量,爆破效果较好,临近爆区永久边坡最大振动速度为7.3 cm/s,永久边坡预裂爆破半孔率超过90%,实现了连续、安全、高效的爆破施工作业。

    2024年02期 v.30;No.138 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2038K]
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  • 夹泥灰岩隧道爆破参数对超欠挖的影响研究

    胡桂斌;

    为了研究夹泥灰岩隧道爆破参数对超欠挖的影响,通过ANSYS/LS-DYNA有限元计算软件建立夹泥灰岩隧道周边孔爆破三维模型,以爆破超欠挖面积为评价指标,得到了周边孔的孔间距、径向不耦合系数、光爆层厚度以及装药结构4种关键参数对超欠挖的影响规律;设计了正交试验方案,得出各爆破参数的最佳取值,并将优化后的爆破方案运用到三角塘隧道中,得到优化后方案超挖面积减小5.03 m~2,相较于原爆破方案降低了69%,隧道每延米可直接节省经济成本613.8元。

    2024年02期 v.30;No.138 78-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2414K]
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特种爆破

  • 镁粉和铝粉对CO_2相变激发药剂性能的影响

    杜明燃;胡赏赏;王尹军;杨海斌;曹稳;王任松;

    为了提高CO_2相变激发药剂的放热量,在激发药剂中分别添加2%和4%质量分数的镁粉或铝粉,通过热重法(TG)、引燃试验、耐温试验和反应热试验,研究其热分解特性、安全性、耐温性和反应热的变化。结果表明:镁粉或铝粉对激发药剂的热分解特性无明显影响,加入2%和4%镁粉的激发药剂表观活化能分别增加16.68 kJ/mol和43.96 kJ/mol,反应热分别提高5.1%和10%;而同样比例的铝粉,表观活化能分别增加28.89 kJ/mol和55.21 kJ/mol,反应热分别提高6.6%和12.9%;加入少量镁粉或铝粉的激发药剂无爆炸危险,安全性良好;加入镁粉或铝粉的激发药剂在70°C保温48 h后,整体并未发生明显变化,温度指数Ts在90°C左右,表明其耐温性能良好。

    2024年02期 v.30;No.138 88-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K]
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  • 射流参数对双孔液态CO_2相变冲击岩石裂纹扩展的影响

    于建新;王云蒙;王金星;陈晨;

    液态CO_2相变作用时的射流形状与冲击方向影响着破岩效果。基于自行构建的试验系统,结合LS-DYNA数值模拟,研究了双孔液态CO_2在不同气流释放方向组合下的岩石裂纹扩展规律。结果表明:双孔X方向相背冲击时,岩石裂纹并不能在两孔之间扩展贯通。双孔X方向相对冲击时,两孔之间形成贯穿裂纹。双孔Y方向同向冲击时,裂纹沿初始冲击方向扩展,并在孔周围扩展形成多条裂纹。数值模拟结果表明:在不同释放口组合冲击作用下,X方向相对冲击时裂纹在两孔之间形成贯穿,初始裂纹继续扩展贯穿至前后侧面。X方向相背冲击下的试样裂隙主要向预留孔四周扩展。Y方向同向冲击下试样内部裂隙沿初始气流冲击方向的反方向扩展,并未形成贯穿裂纹。从裂纹定向扩展效果而言,双孔X方向相对冲击效果最好,Y方向同向冲击次之,X方向相背冲击最差。从顶面主裂纹扩展数量而言,X方向相背冲击最多,Y方向同向冲击次之,X方向相对冲击最少。研究结果可为CO_2冲击致裂技术应用提供指导。

    2024年02期 v.30;No.138 98-109+158页 [查看摘要][在线阅读][下载 3909K]
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  • 含聚四氟乙烯铝热剂销毁薄壁弹药的试验研究

    周赢;姜林;李宓;刘俊旺;

    为了满足在特殊环境和特殊要求下对废弃弹药的销毁工作。根据理论计算和大量相关试验研究合理设计了一种烟火药的配方,最终得到了一种含化学腐蚀性的铝热剂配方。该配方以Al+Fe_2O_3为主反应体系,CuO为产气剂,并添加少量聚四氟乙烯为粘结剂组成一种新型铝热剂。为了便于使用和操作,将铝热剂装入一种耐高温耐腐蚀的燃烧炬中,组成一种高效的切割装置。该切割装置不仅轻型便携、易于操作,而且无需外界提供能源,通过试验证明用设计的切割装置在装药量200 g时能熔穿10 mm的模拟弹。因此该装置可以广泛地用于特殊环境和特殊要求下对废弃弹药的销毁,极大地提升了废弃弹药销毁的效率和安全性。

    2024年02期 v.30;No.138 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1992K]
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  • 油柱直径对变压器油燃爆特性影响实验研究

    张佳庆;黄玉彪;马鸿盛;刘志宇;王昌建;汪泉;

    特高压换流变压器管件内的变压器油易蒸发并形成可燃的油气混合物,当点火源存在时,变压器油燃爆会造成电力设备严重破坏。目前,有关变压器油爆炸动力学演化规律的实验研究匮乏,采用压力传感器测压和高速相机记录火焰形状,研究了油柱直径对变压器油爆炸超压演化和火球行为的影响。实验结果表明,随着油柱直径从93 mm增加至350 mm,最大超压和反射超压均呈现先增大后减小的趋势。随着压力测点与爆炸中心之间的距离增大,最大超压呈现逐渐下降的趋势。当油柱直径从153 mm变化至350 mm时,炸药爆炸诱导的变压器油火球行为相似,爆炸火球的传播以竖直向上扩展为主。变压器油爆燃火球的最大高度和最大面积随着油柱直径增加呈现先增大后减小的变化趋势。

    2024年02期 v.30;No.138 117-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 3077K]
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  • 复杂环境下高层医药大厦拆除爆破

    刘三军;李跟;汪高龙;张耀良;夏云鹏;

    济宁市医药大厦位于闹市区,周边分布密集建筑群,紧邻城市主干道,且道路两侧敷设有丰富的地下管线,周边环境极复杂。大厦为框架-剪力墙结构,内部设有多部电梯及步行梯,结构复杂,管线密集。通过严密勘察周边地形、有效的预处理和精准的设计,采用定向倾倒的方式对大厦进行了拆除爆破。并根据大厦自身结构特点,创新地采用了预留北侧裙楼并封闭其门窗孔洞,以其自身结构阻挡飞石,形成自体防护方式。起爆后,大厦按预定方向倾倒,周边设施无一损毁,爆破有害效应,特别是飞石得到了有效控制,取得了圆满成功。

    2024年02期 v.30;No.138 125-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 2334K]
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爆破器材与装备

  • 添加复合稀释剂的低爆速乳化炸药的制备及性能

    何志伟;李志远;周汉红;岳嘉伟;张功震;程维;卢朝喜;

    以玻璃微球和滑石粉共同作为稀释剂制备一种低爆速乳化炸药。观察不同质量分数的玻璃微球和滑石粉对乳化炸药形貌的影响,并对乳化炸药的爆速、猛度、空中爆炸冲击波压力及储存稳定性进行测试。实验结果表明,随着滑石粉质量分数的增加,乳化炸药的形貌由乳胶状逐渐向颗粒状转化,爆速呈线性下降,对玻璃微球质量分数为5%、10%、15%的乳化炸药,测得最低爆速分别为3 440、2 740、2 188 m/s。而随着滑石粉质量分数的增加,猛度、空中爆炸冲击波峰值超压均呈非线性下降,当滑石粉控制在一定量时,冲击波正压作用时间变化不大,乳化炸药储存稳定性较好。这种低爆速乳化炸药成本低廉、爆轰性能可调、储存稳定性好,具有较好的实用性。

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  • 航空餐车-织物袋组合装置的抗爆特性研究

    解江;孙千礼;蒋逸伦;傅博宇;潘汉源;冯振宇;

    为了提高民机客舱安保技术水平,提出将航空餐车与织物袋组合形成民机客舱爆炸包容装置,来作为客舱内应急处置疑似爆炸物的潜在解决方式。针对航空餐车及航空餐车-织物袋组合装置,开展了内爆试验且进行了有限元仿真,对比了内爆场下二者的响应历程及失效形式,通过试验验证有限元模型的准确性,并分析了内部填充物及织物袋厚度对结构抗爆性能的影响。研究结果表明:爆炸冲击载荷下,织物袋赋予了航空餐车显著的抗爆能力,航空餐车弥补了织物袋的易燃短板;增加座椅垫作为内部填充物时,座椅垫吸能占吸能总量的74%,并降低了航空餐车的变形及失效规模,对于爆炸能量的耗散起到了关键作用;航空餐车-织物袋组合装置各自可拆卸,织物袋厚度对相同药量下各部分的吸能能力影响不明显。组合装置可用作民机客舱爆炸包容装置,作为客舱内应急处置疑似爆炸物的解决方案。

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  • 机械起爆引信改装方法及传爆能力分析

    孙浩;谢宇;蔡辰忱;

    为解决机械起爆引信失效率高的问题,探索出一种保留传爆序列的起爆引信改装方法和解除保险方法。运用Autodyn软件仿真分析工业8号雷管在空气中爆炸的冲击波超压,发现在距离雷管端面2 mm内的空气冲击波超压大幅下降,要引爆不保留传爆序列(只含传爆药)的起爆引信,雷管端面与传爆药的理论最大允许间隙约为0.33 mm。分别对保留传爆序列和不保留传爆序列2种起爆引信进行钢凹试验,设置无间隙和有间隙2种起爆情形,试验结果表明:无间隙起爆时,2种起爆引信的传爆能力相当,钢凹深度分别为1.80 mm和2.08 mm。间隙2 mm起爆时,不保留传爆序列的起爆引信未完全作用,钢板表面无形变;带传爆序列的起爆引信完全作用,钢凹深度2.04 mm。试验结果既印证了仿真分析的准确性,也说明了带传爆序列的起爆引信对雷管端面间隙不敏感,具有很高的传爆可靠性,配合解除保险方法,将显著提高机械起爆引信的作用安全性和有效性。

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