突加载荷法在模拟爆破中的应用

应用突加载荷法来模拟爆破振动响应，探讨利用采集到的硐室表面的振动速度或位移等物理量这些测试结果来反演岩体内部的应力场。模拟中采用位移等效原则来确定突加载荷的大小、作用时间和作用范围，通过岩体力学有限元分析软件来计算，以进行岩体内的动态应力场的分析和巷道围岩稳定性的研究，确定岩体临界振动速度时临界爆破药量。将此方法应用工程实际当中，取得了显著的效果。     

竖向排列地下硐室群动力稳定性的数值模拟分析

以竖向排列地下硐室群为研究对象，将爆破地震波简化为谐波形式，运用三维有限差分程序FLAC^10研究不同速度、不同动荷载频率以及不同硐室间距条件下硐室群隔板位移和围岩塑性区面积的变化规律，以及上方硐室跨度变化对隔板位移和下方硐室稳定性的影响，通过工程实例分析爆破震动作用下地下硐室群的稳定性。研究结果表明：动荷栽速度对地下硐室群稳定性的影响最明显，隔板位移和围岩塑性区面积随爆破地震波速度增大而增大；随着爆破地震波频率的增大，隔板位移先增大后减小；随着硐室间距的增加，隔板位移减小，有利于地下硐室群的稳定；随着上方硐室跨度增加，隔板位移增大；地下硐室群围岩中出现多处应力集中，但最大拉应力小于岩体的抗拉强度，不会出现拉裂破坏；分析结果与实际观测结果相吻合。     

基于PSO-ELM的建筑物爆破震动速度预测

 针对影响爆破震动速度因素之间复杂的非线性关系,利用粒子群算法（PSO）的全局搜索最优解原理和极限学习机（ELM）处理非线性关系能力,建立了爆破震动速度预测的PSO-ELM 模型。以某地区爆破震动实测数据为例,选取总药量、最大段药量、爆破点与监测点距离、建筑物所在地面震动速度和测点到地面的高度等5 个因素为输入变量,以建筑物震动速度为输出变量。结果表明,PSO-ELM 模型训练值与预测值,测试值与预测值的均方误差分别为0.18 和2.56,平均相对误差控制在6%以内,显示出该模型具有良好的训练精度和泛化能力。对比传统ELM 模型,PSO-ELM 模型不但提高了精度和泛化能力,而且降低了训练样本数和隐含层节点数变化对训练结果的影响,提高了模型的拟合能力,在类似预测工程中有一定的推广价值。     

某露天采场爆破震动特性及减震技术研究

为解决某露天采场高陡边坡受生产爆破震动的影响，根据该采场的岩石性质和爆破规模，对采场进行了爆破振动测试，得出了该区域爆破地震波的传播特性，揭示了该矿区的爆破振动速度与药量和测点位置的关系，爆破振动速度随相对高程的增大而存在放大效应，放大系数的变化率随高程的增加而减小；通过控制段起爆最大药量，采用时差干扰降震技术较好地解决了生产规模与震动安全控制问题；现场试验表明，该矿的最佳段差时间为15ms，平均降震率达到23.6%。     

爆破震动对建构物的影响研究

为研究爆破地震对爆区附近建构物的影响,以贵州某土石方爆破工程为背景,实测了爆破振动速度和爆破振动主频率。经理论分析:得到了爆破垂直震动速度与最大段药量的关系,并用以指导爆破设计,保证了爆区附近建构物的安全;同时爆破振动主频率30～50Hz,远高于建构物的自振频率,不会产生共振现象。     

大倾角坚硬顶板深孔超前预爆破研究与应用

新疆焦煤集团2130平硐煤层大倾角煤层顶板坚硬,易形成大面积悬露,严重影响矿井安全生产,本文运用物理相似材料模拟实验和三维数值模拟研究手段,分析研究了坚硬顶板预爆破弱化项板变形破坏规律,并结合坚硬顶板深孔超前预爆破机理,提出了"非等长多炮孔、非均匀大药量、高层位低震动"坚硬顶板超前爆破弱化方法,实现对坚硬顶板进行控制性处理,降低项板强度,消除顶板大面积悬露和冒落产生的冲击性矿压显现和由此导致的工作面围岩灾变隐患.     

岩石多孔爆破振动数值模拟研究

为研究多孔爆破条件下的岩体破碎和爆破振动,采用完全重启动数值模拟方法和拉格朗日算法计算岩体爆破破碎过程,获得了岩体特征点的爆炸振动数据,对数值模拟和现场监测特征点振动速度进行对比,二者比较吻合. 研究结果表明,采用拉格朗日算法和完全重启动数值模拟方法可以较好地描述多孔岩体爆破过程中各起爆段别破碎和振动情况.     

大型洞库开挖爆破振动影响的简化加荷方法

为通过简单加荷方法了解爆破振动对周围结构的影响,针对某大型地下洞库,在利用数值模拟方法分析开挖爆破对临近衬砌的影响中,根据柱状药包爆破情况和爆破振动的传播特点,利用衰减后的波动模拟爆破振动加载,形成作用于开挖面上的动荷载形式。通过数值模拟结果和现场测定结果的对比分析,得到较好的模拟效果。可以用此简化加荷方法进行类似动荷载对结构的振动影响分析。     

单段爆破震动的动态响应分析

利用反应谱理论对单段爆破的地震效应进行研究。根据单自由度体系反应谱理论,采用计算量少、精确度高的三角插值解析公式法取代常用的分段线性插值法进行反应谱数值计算;结合工程爆破地震实测资料,对不同爆炸参量下产生的单段爆破震动信号进行反应谱分析,探讨爆炸参量对爆破震动反应谱的影响。研究结果表明,单段爆破产生的震动其频率成分相对简单;单段爆破震动的动态响应特征与爆炸参量有着密切的关系,特别是最大段药量对其影响最大。该方法可用于研究爆破地震效应特别是爆破震动危害控制和预测。     

兰尖铁矿采场生产爆破为保护平硐溜井采取的降震措施

文章介绍了孔间微差爆破和孔内、孔间微差爆破的原理、爆破参数、设计施工要点及其在降低爆破震动，保护平硐溜井使用安全方面的应用结果，说明这两种爆破方法具有经济、安全、简便的特点，降震效果显著，是降低爆破震动有效的实用技术。     

隧洞爆破开挖对岩质高边坡产生的振动效应研究

针对金佛山水利工程中水工隧洞爆破对左岸岩质高边坡的不利影响,采用有限元数值模拟手段,研究了隧洞爆破对边坡的振动效应,探讨了振动波的传播及分布规律,查明了边坡内部裂隙对振动波传播的影响,根据应力和振速之间的相关性,提出了该边坡的爆破振速的参考安全阀值。结果表明：金佛山水工隧洞爆破开挖对左岸岩质高边坡的振动影响较小,振速峰值未超过规范所规定阀值;由于隧洞爆破和边坡开挖爆破对边坡的坡面振动效应以及传播方向不同,导致爆破振动波通过边坡内部裂隙的传播规律也不同;根据边坡平台内外侧质点的速度分布,借鉴小湾水电站边坡工程,选取平台内侧岩体作为监测部位,根据应力和振速之间的统计规律,得到了左岸岩质高边坡的爆破振速参考安全阀值。     

上下交叉隧道爆破振动特性研究

上下交叉隧道爆破开挖过程中,确保已开挖隧道在爆破载荷作用下的安全是施工过程中的关键问题.以八达岭长城站隧道工程为背景,对进站层主通道爆破开挖进行爆破振动监测,得到了开挖断面在接近和远离监测点的过程中,各监测点的振速分布规律;对实测波形进行频谱分析,得到了不同频率范围的能量分布及不同时刻的瞬时能量.运用LS-DYNA程序建立上下交叉隧道有限元模型,提取了各监测单元的速度时程曲线及等效应力时程曲线.结果表明:各单元振速分布规律与实测振速分布规律相吻合;各单元的等效应力值小于岩体的拉伸屈服强度,未对隧道岩体造成破坏.结合数值计算结果,依据等效应力判据确定了保证已开挖隧道安全的质点临界振动速度,为上部隧道开挖对下部隧道的爆破扰动控制提供了理论依据.      

露天矿边坡爆破振动破坏判据新方法及其应用

爆破振动危害动态应力比评价方法是根据爆破振动实地监测及质点振速预测方程,结合现场损伤破坏调查而求得岩土结构爆破振动破坏判据的一种新方法．该法综合爆破振动水平、岩体特征、现场条件及岩土支护系统等因素,可以较全面地反映岩土结构受爆破振动时的动态应力状态和损伤破坏程度．通过几个露天矿采场边坡的动态应力比评价,得出要保证露天矿边坡这种经常遭受爆破振动作用的整体性设施的安全,其动态应力比D     

基于结构模态的纵向采空区群爆破动力响应

构建纵向采空区群离散多自由度动力响应模型,提出基于结构模态的空区群爆破动力响应分析方法.针对某金矿工程实例,对该方法进行检验分析.结果表明:该方法计算结果可直观反映采空区群内部岩体的位移与速度响应规律,揭示岩体爆破动力响应特性,与数值模拟结果趋于一致;受内部阻尼作用,岩体作减幅振动,振幅逐渐衰减至0;在爆破荷载施加位置,岩体响应强度最大,随着与爆破作用点之间距离增大,响应强度呈减弱趋势.结构模态分析方法可大幅缩短计算时间、提高计算效率,为岩体的动力响应研究提供了一种新方法.     

隧道掘进爆破破岩数值模拟及应用研究

为研究隧道掘进多孔毫秒延期爆破条件下的岩体破碎和爆破振动规律,采用完全重启动数值模拟技术和拉格朗日数值算法计算隧道掘进爆破破岩过程,得到了岩体特征点的振动速度,并将数值模拟评估的爆破方案应用于工程实践,数值模拟与工程实践结果比较吻合。结果表明,联合完全重启动数值模拟技术和拉格朗日算法能够模拟隧道破岩的物理力学过程。      

不同水平充填纵向采空区群的爆破动力响应衰减规律

以爆破荷载下不同水平充填的纵向采空区群动力响应为研究对象,考虑充填体与围岩的摩擦阻力作用,按充填采空区群的层数不同分为3种工况建立动力响应模型,分析各层中围岩、顶板和充填体的位移、速度响应衰减规律。计算结果表明:在爆炸应力波作用下,充填采空区群内各部位的振动具有一定滞后性;同一工况下,与位于同一层的围岩和顶板相比,充填体的振动频率衰减最快;各工况下,速度和位移的初始响应频率和幅值相近,但层数越多的充填采空区群的动力响应衰减速率越快,恢复至平衡状态所需时间也越短。将动力模型计算结果与数值模拟结果和现场监测数据进行对比,三者速度响应的幅值、频率接近,并具有相似的衰减规律,验证了动力响应模型的可靠性。     

硬岩爆破掘进对直角拐弯后巷道围岩中质点振速衰减规律的研究

利用Instantel振动监测仪对直角拐弯硬岩巷道中深孔爆破过程中的振速监测结果,分析并得出了切合现场实际的爆破损伤影响范围的PPV公式,并通过数理统计方法,反算最大单段安全装药量,经工程实践获得了较好的应用效果.     

岩质高边坡爆破质点振动效应分析

针对凹山铁矿采场边坡生产爆破工程,利用爆破测振仪对现场爆破作用下岩体质点振动速度进行监测,得到边坡质点振动速度的衰减规律。结果表明:边坡质点振动速度随距离的增加呈指数衰减趋势,在台阶局部由于高差的存在振动速度出现放大现象。根据高程放大效应对经验公式进行二元回归分析,得到更准确的爆破振动速度预测模型,为矿山生产爆破及时调整参数,保证边坡爆破的安全施工提供了有效依据。     

关林子隧道下穿既有道路爆破振动影响

在下穿既有道路的新建隧道爆破施工中,爆破振动极易引起上部路面结构的损伤和破坏.以宝汉高速新建下穿316国道的关林子隧道为例,采用有限元法模拟路面关键点峰值振速、路面应力以及路面位移,并结合现场爆破振动与振速监测结果,对比分析爆破振动对既有道路的影响.主要研究结论如下:10个关键点爆破峰值振速均发生在掏槽眼爆破时,既有道路的应力以及路面位移均较小,不足以引起既有道路的破坏;根据数值模拟和现场测试结果,下穿段地表质点振速的合速度峰值不超过0.035 m/s时可保证既有道路安全.     

基于ALE算法的隧道开挖爆破振动特性数值分析

基于ANSYS/LS-DYNA软件,分析隧道开挖过程中爆破振动对围岩及初期支护的影响.为了使数值模拟能够真正反映实际情况,采用更精确合理的爆炸数值计算方法:利用软件内置炸药模块和状态方程模拟爆破荷载的作用,并采用ALE算法模拟炸药与岩石之间的接触关系.在ALE算法中,为防止爆炸过程中网格的过分畸变给结果带来不利影响,将炸药定义成流体.分析结果表明:应力、速度均在爆炸发生的极短时间内达到峰值,而后迅速衰减,10ms后达到稳定状态.上台阶爆破在围岩拱顶处产生的水平振速峰值为下台阶爆破的6倍左右,在拱脚位置约为0.88倍;上台阶爆破在围岩拱顶处产生的竖直振速峰值为下台阶爆破的8倍左右.下台阶爆破在围岩拱顶处产生的应力峰值是上台阶爆破的1/5,在拱脚处相差不大;同一位置,初期支护结构质点振速峰值与单元应力峰值均比围岩大.