坑道口部爆炸冲击波压力传播规律

坑道口部是防护的重点和难点.利用显式动力学有限元软件,通过合理简化假设,对典型的等截面直墙圆拱坑道口部爆炸的冲击波波动过程进行了数值模拟,形象揭示出坑道中冲击波压力传播规律,即坑道中冲击波压力首先直线上升至最大值,随后由于坑道壁来回反射,出现了与自由大气中理想冲击波指数衰减不同的多个波峰震荡,并得到了峰值压力随距离衰减的模拟结果.再采用相似比为1/5的室外大比例模型,对0.8 kg,0.6 kg和0.4 kg 3种集团装药在坑道口部爆炸的冲击波压力传播规律进行了试验研究,由实测数据拟合出了冲击波峰值压力计算经验公式.结果表明,试验拟合公式与数值模拟及其他经验公式一致性较好,具有一定的工程使用价值.     

装药长径比对坑道中冲击波峰值压力影响的试验

现代精确制导武器的装药呈细长化的发展趋势.为获得现代武器装药长径比对坑道中冲击波峰值压力的影响规律,共进行了11次比例模型坑道爆炸试验.模型坑道长10.0 m,由钢筋混凝土拱单元组成,单元截面积为0.67 m2;TNT炸药在坑口外爆炸,装药量范围为 1.0～4.6 kg.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,由实测数据得到了不同装药长径比情况下坑道中冲击波峰值压力的分布,分析了装药长径比对坑道中冲击波峰值压力的影响规律.     

防护门破坏后剩余冲击波传播规律的试验

现代精确打击条件下坑道中的防护门面临被直接破坏的威胁.为了获得防护门破坏后剩余冲击波的传播规律,共进行了4次模型坑道中防护门堵口爆炸破坏试验.钢筋混凝土模型坑道截面积为0.67 m2,TNT炸药的装药量范围为1.0～4.6 kg.钢筋混凝土防护门厚度为8 cm,配筋率0.2%,混凝土等级C30.用坑道侧墙上的压力传感器记录了防护门破坏后剩余冲击波的波形,分析了剩余冲击波在坑道中的传播规律.研究成果可供工程设计参考.     

化爆冲击波在90°拐角通道内的到时规律

对空气冲击波在90°拐角坑道内传播的到时规律及其影响因素进行了实验研究，在无量纲分析基础上建立了简化的工程模型。通过对实验数据拟合建立了可以对高能炸药在90°拐角坑道内爆炸产生的空气冲击波到达时间进行预计的公式，利用该公式可以进一步求得空气冲击波在90°拐角坑道内的传播速度。     

装药位置对坑道中冲击波传播规律的影响

为了弄清装药位置及形状对坑道中冲击波传播规律的影响,基于Hopkinson比例定律,用LS—DYNA动力有限元软件较为系统地研究了不同装药位置和装药形状情况下,坑道中冲击波峰值压力的传播规律,计算结果与其他经验方法的预测结果进行了比较．研究表明,在爆炸近区,装药位置及形状对预测结果均有明显影响;随着传播距离的增加,装药位置的影响越来越小,而装药形状的影响却变得突出．研究结果可供类似问题的研究及防护门的设计参考．     

水下爆炸能量耗散特性分析研究

基于特征线理论得到了水中冲击波的近似传播规律,提出了炸药水下爆炸冲击波传播过程中的熵变及能量耗散特性的近似评估方法.使用该评估方法,对TNT和RS211两种炸药水下爆炸近场冲击波传播过程中的能量耗散进行了计算.研究表明,水下爆炸近场的冲击波超压峰值迅速衰减,熵增与能量损失主要发生在水下爆炸近场的10倍装药半径范围内.对于TNT和RS211两种炸药,20倍装药半径处水中冲击波的能量耗散分别约为水下爆炸总能量的34%和32%,与水下爆炸试验结果基本一致.     

浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟

根据试验模型和试验结果，进行了浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟；研究了水底水面对沉底爆炸冲击波传播与相互作用的影响。结果表明，水底对冲击波压力峰值有较大的削弱作用，水面使冲击作用冲量明显减少，冲击波相互作用的压力叠加或多次冲击作用大大提高了爆炸威力。     

巷道截面积突变处瓦斯爆炸冲击波传播规律理论研究

煤矿瓦斯爆炸事故往往会造成大量人员伤亡和财产损失,针对煤矿瓦斯爆炸事故频繁发生的现状,研究瓦斯爆炸冲击波传播规律,对于预防和控制冲击波的破坏和伤害效应有重要的意义。利用爆炸动力学理论,对巷道截面积突变情况下瓦斯爆炸冲击波传播规律进行理论分析,并建立巷道截面积突变情况下冲击波传播的数学模型,得到冲击波波阵面压力经过巷道截面积突变面时的变化规律。     

PVB夹层钢化玻璃冲击波毁伤效应实验研究

为获得爆炸冲击波对带PVB夹层钢化玻璃的超压毁伤阈值和冲量毁伤阈值,针对6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃进行了多发外场化爆实验,对每一发实验进行了爆炸参数测试,获得了冲击波超压随时间变化历程的实验数据.通过观察和记录的实验现象,分析确定了6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层钢化玻璃被冲击波破坏的临界状态所对应的实验发次.结合实验设计与实施条件,根据冲击波压力测试结果,得到了6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃冲击波超压和冲量毁伤阈值的近似值.实验结果表明,在合理的安装方式下6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃的冲击波毁伤超压阈值范围为41~55 kPa,冲量阈值范围为180~299 kP a· ms.      

不同装药的水下爆炸冲击波特性研究

通过对复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝和TNT等4种炸药在无限水域中的水下爆炸试验和测试,分析了4种炸药水下爆炸时的冲击波峰值压力、时间衰减常数和冲击波冲量等特性参数,评估了4种炸药的水下爆炸冲击波性能.结果表明：4种装药的冲击波峰值压力从高到低分别是热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT、复合PBX;时间衰减参数从高到低分别是复合PBX、热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT;冲击波冲量从高到低分别是复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝、TNT.因而,综合各参数评估,认为复合PBX是几种炸药中性能最好的,熔梯黑铝和热塑梯黑铝比较接近,TNT则最差.     

基于心生理反应的高速公路隧道入口安全

高速公路隧道入口由于光照强度变化,导致驾驶员行车时出现暂时失明而产生安全隐患,为了提高高速公路隧道口的行车安全性和驾驶舒适性。以交通工程学、高等数学、心生理学理论为基础,通过实车驾驶试验,检测驾驶员进隧道时的心生理反应参数、行车速度、光照强度和GPS数据,定性、定量分析高速公路隧道口距离与光照强度、速度、驾驶员心生理反应的相互关系,建立了隧道入口段多元回归安全评价模型。结果表明：驾驶员倾向减速驶入隧道,加速驶离隧道,心率随着速度的增大呈现不同幅度的增长;在隧道入口外3m至内20m照度变化最为明显,驾驶员的心率增长率随着照度的降低逐渐增大,在距隧道洞口内8m位置处心率增长率达到峰值,最大为31.95%,得到基于照度变化率的舒适性阈值为[5%,57%],为高速公路隧道口灯光参数设计和交通安全管理提供了理论参考依据。     

基于参数研究建立的隧道爆破超欠挖量预测模型

通过多线性回归分析筛选出一些对岩体性质、隧道轮廓和爆破设计影响较大的几个参数,并提出了一个爆破参数影响指标(BPI),它由这几个影响较大的参数定义表达出来。将爆破超欠挖量与这个BPI联系起来,同时,对于隧道的形状、节理产状进行修正,进而建立了合理的隧道爆破超欠挖量预测模型。     

接触爆炸和近距离爆炸比冲量数值仿真研究

对于接触爆炸和近距离爆炸的情况,炸药形状、起爆点位置和产物喷射均会造成载荷空间分布复杂,给理论分析和工程应用带来困难。分别采用流固耦合方法和PBM方法对Nansteel近距离爆炸子弹抛掷实验进行数值仿真,结果表明PBM模型仿真结果和实验结果吻合较好,而流固耦合模型仿真结果仅为实验值的70%左右.对于高度为3～10 cm的等长径比TNT药柱接触爆炸仿真结果表明,中心点比冲量随药柱高度线性变化.对640 g和1 250 g等长径比TNT药柱仿真结果表明,爆心距的变化主要影响靶板中心点6 cm半径内的比冲量,基于量纲分析推导出了比冲量的经验公式.      

基于能量密度因子法的复杂环境下爆炸冲击波超压峰值解析计算

为了快速计算复杂环境条件下的爆炸冲击波超压峰值,利用量纲分析(dimensional analysis, DA)方法推导得到了空中爆炸自由场冲击波超压峰值定性关系式,借助Taylor展开得到了多项式形式的函数表达式。对上述函数关系式的物理意义进行分析,通过能量密度因子(energy concentration factor, ECF)的概念,将空中爆炸自由场冲击波超压峰值计算公式推广到工程上常见的复杂几何环境。利用函数关系式证明了工程中广泛使用的多种估算自由场冲击波超压峰值的经验公式在物理和数学上的合理性,由能量密度因子法得到了包括地面爆炸、两端无限长坑道内爆炸、一端封闭一端开放长坑道内爆炸、十字坑道内爆炸、四周开放的双层建筑间爆炸和长直街道中爆炸等的超压计算解析公式。最后,将解析公式计算结果与实验和数值模拟结果进行了比较分析。结果表明:解析公式与实验和数值结果符合得非常好。     

特长隧道群出入口段驾驶员瞳孔大小变化规律

山区高速公路特长隧道群出入口段是行车风险较高的路段,隧道出入口段的"黑白洞效应"对驾驶员的视觉影响显著,为了研究该路段的驾驶员瞳孔大小随着与隧道洞口距离的变化情况,通过实车试验采集了 10名男性驾驶员在雅康高速公路喇叭河隧道群路段行驶的瞳孔直径数据,分析了该隧道群路段各个隧道出入口的驾驶员瞳孔直径大小变化数据,采用统计...     

公路隧道洞口工程施工技术探讨

本文对公路隧道洞口工程施工产生的不利因素进行了分析,从而针对施工中的不利因素应采取的措施进行论述,并介绍了隧道洞口施工的方法,对隧道洞口工程施工有一定的借鉴作用。合理选择安全的进洞方案至关重要。在进洞时同时借助一些辅助施工措施和改变隧道施工方法,最大限度的减少洞口工程的土方开挖量,力争做到自然进洞能有效避免刷坡引发的山体边仰坡失穗的现象,即大大减少洞口防护工程量,节约了建设成本,又减少了植被的破坏,做到“零开挖”对工程的建设成本和生态环境有着深远的意义。     

考虑土体强度非均质和各向异性的隧道洞口仰坡地震稳定性上限解

隧道洞口段仰坡稳定性分析是隧道工程设计的关键内容之一。考虑土体强度非均质及各向异性影响,结合极限分析上限理论及土体强度折减理论,推导出的仰坡稳定性极限分析上限解计算公式,对比验证了所提计算方法的合理性,探究了地震力作用下非均质及各向异性系数对隧道洞口仰坡临界坡高、隧道拱顶破坏位置及仰坡安全系数的影响规律。研究表明,地震力作用下,土体强度非均质系数越大、各向异性系数越小,隧道洞口仰坡稳定所需临界坡高越大;非均质及各向异性系数系数越大,仰坡初始滑移面越远离坡肩位置,隧道拱顶破坏范围更广;随着各向异性系数增大,仰坡安全系数呈递增规律,而非均质系数增大将导致仰坡安全系数降低,仰坡整体趋于不安全。研究成果为山区隧道洞口仰坡稳定性设计提供了理论依据。