爆破器材与工程爆破新进展

简要叙述了近5年来国内外爆破器材和工程爆破新进展，指出了未来的发展前景。     

多元炸药装药冲击起爆的数值模拟

对多元炸药装药的冲击起爆过程进行了数值模拟研究,得到了改变炸药装药层叠顺序后的压力时程曲线．通过分析比较发现：当起爆过程从高爆速炸药传入低爆速炸药时,压力波形过渡平稳,在低爆速炸药到达CJ点时会出现短暂的超压爆轰现象;当起爆过程从低爆速炸药传入高爆速炸药时,会出现回爆现象,压力波形出现双峰,这对于被驱动系统的二次加载是有价值的．     

损伤炸药的冲击起爆数值模拟

通过对炸药化学反应速率方程的分析,建立了基于KIM弹粘塑性球壳塌缩热点模型原理的三项式整体化学反应速率方程模型. 运用遗传算法确定了反应速率方程相关参数,通过与Forest-Fire反应速率模型数值模拟结果对比验证所建模型的合理性. 将所建反应速率方程模型嵌入有限元程序对PBX炸药起爆过程进行数值模拟,数值模拟结果与试验结果吻合较好,可以描述分析受冲击加载造成孔隙率、颗粒尺寸等变化的损伤炸药的冲击起爆过程.     

脉冲水射流冲击起爆氯酸钾炸药的实验研究

利用实验的方法对高压脉冲水射流冲击起爆氯酸钾炸药进行了研究,通过设计一系列不同速度、不同直径的高压脉冲水射流冲击氯酸钾炸药试件,得到了高压脉冲水射流冲击起爆不同配方的氯酸钾炸药的临界速度和冲击起爆判据. 实验结果表明,高压脉冲水射流冲击氯酸钾炸药符合无约束凝聚炸药的冲击起爆判据.     

提高FAE威力的研究（Ⅱ）—云雾起爆与爆轰的讨论

云雾起爆和爆轰与点火延滞期、起爆能、爆轰极限、起爆方式和位置等因素有关。该文分析了这些因素对云雾爆轰的影响，并从燃料和敏化剂选择，云雾的寝状态和起爆技术等方面提出了提高ＦＡＥ威力的措施。     

工程爆破中大规模起爆网路的可靠性分析

为了预防工程爆破中的拒爆及盲炮事故,探讨了影响起爆网路可靠度的相关因素,采用可靠性原理的方法对比分析了6种不同起爆网路的可靠性。得出了复式起爆网路的可靠度较高,复式网路的可靠度为95.83%,复式交叉-四通连接网路的可靠度为96.07%,复式交叉及双复式网路的可靠度均为96.12%。通过跨航道桥梁的爆破拆除实践证明,在大规模起爆网路中,复式交叉起爆网路更为安全、可靠、经济。     

损伤炸药反应速率及起爆的数值模拟

在PBX炸药冲击损伤和冲击起爆实验的基础上,采用拉格朗日分析方法对损伤炸药的化学反应速率方程进行整体标定,并对损伤炸药的冲击起爆过程进行了数值模拟. 结果表明,损伤炸药冲击波感度提高,得到了损伤炸药化学反应速率方程相关参数的变化规律.     

细化粉体炸药飞片起爆感度的实验研究

运用设计的飞片起爆试验装置对HMX、PETN、HNS三种细化粉体炸药的飞片起爆特性进行了试验研究.研究表明细化粉体炸药的飞片起爆感度明显高于普通炸药,并且得出在炸药的飞片起爆过程中,爆轰成长阶段起着决定作用.     

深孔水压爆破的数值模拟研究

利用LS-DYNA对深孔水压爆破过程进行了数值模拟,比较了水介质不耦合的深孔正反起爆以及不同炸药等因素对岩石作用效果的影响。结果表明,反向起爆的深孔爆破效果优于正向起爆,有利于自由面附近岩石的破碎,并且延长爆生气体压力作用时间约10%;梯-黑炸药对岩石同一位置质点的径向位移比TNT高出11%,炸药的能量越高,对岩石的破碎效果也越好。     

地铁区间隧道在地面爆炸荷载作用下的数值模拟

为了考察炸弹在地面爆炸时对地铁区间隧道的影响,应用LS-DYNA软件分析了在地铁上方不同当量装药爆炸时地铁区间隧道的动力响应.模型中考虑了隧道衬砌周围介质中锚杆对介质的锚固作用,得到不同情况下地铁区间隧道的位移、速度及应变时程曲线,并据此进行地面爆炸时地铁区间隧道的安全评估.计算结果表明:地铁区间隧道的顶部和底部中央是比较容易出现破坏的位置,在距离地面1.5 m处100 kgTNT当量炸药爆炸时地铁区间隧道是安全的.     

隧道开挖对临近墩基础承载力影响的数值模拟

基于工程实例,利用ANSYS有限元数值模拟方法,深入分析了地铁隧道开挖对临近建筑物墩基础的影响.研究结果表明:地铁隧道施工会引起墩侧摩擦阻力和墩底段轴力的变化.墩侧摩擦阻力沿墩身的分布由上而下表现为正摩擦阻力区、中性点和负摩擦阻力区;墩底段轴力随隧道开挖逐渐减小,而后受滞后的墩侧负摩擦阻力的影响表现为拉力且随深度的增加而逐渐增大.此时墩对隧道拱部围岩起悬吊作用,但对其自身的危害极大.     

地铁隧道火灾事故通风方式数值模拟

为了有效解决地铁隧道火灾时期烟气流动及其毒性分布对人员疏散的影响问题,以天津地铁区间隧道为研究对象,针对火灾列车停留在隧道中部的火灾工况,利用FLUENT软件,采用简化的PDF燃烧模型、浮力修正的k-ε湍流模型和P-1辐射模型,对不同事故通风方式下隧道内烟气进行数值模拟,并根据烟气的边界层吸附效应原理,论证模拟效果。结果表明:不同通风方式对隧道烟气蔓延范围、温度及毒性分布的影响较大;10MW火灾规模时,地铁隧道采用开放式推迟加压的通风方式能够在有效引导烟气流动的同时,为人员提供更充裕的疏散时间。该研究成果对地铁隧道火灾时期通风排烟的有效组织和人员安全疏散具有一定参考价值和指导意义。     

防沙栅栏风洞实验的数值模拟

通过给出描述横条栅栏附近风场初边值问题基本方程,成功实现了对栅栏风洞实验结果的数值模拟.在此基础上,给出栅栏背风面的风场分布规律以及栅栏高度、孔隙度和空行数等对栅栏有效防护距离的影响.     

层状岩体隧道围岩稳定性的数值模拟分析

层状围岩中隧道开挖会引起非对称大变形现象,导致钢拱架扭曲、二衬开裂等工程问题。针对该问题,以四川省道219线改建工程海子山隧道为工程背景,在对该隧道围岩形变规律调研的基础上,建立基于块体离散元理论的数值模型,对层状围岩地层隧道稳定性进行数值分析。研究结果表明:隧道围岩大变形主要发生在以板岩为主的软弱岩层中,围岩的变形受层理面影响,表现出显著的非对称形变特征;当层理面与掌子面交线的视倾角等于0°时,层理面倾向角对围岩位移场及其破坏形态无影响。围岩侧压力系数λ=1、λ>1以及λ<1时,围岩的破坏形态分别受层理面、主应力方向、层理面与主应力方向共同控制;当视倾角等于90°时,围岩形变特征及其破坏形态在不同层理面倾向角的影响下存在4种模式。当视倾角不等于上述特殊情况时,在不同层面倾向角的影响下,围岩的变形特征及破坏形态存在8种模式。     

牛湖山大断面公路隧道稳定性数值分析

牛湖山隧道位于惠深高速公路，为双向六车道分离式隧道，设计拟定开挖方式为双侧壁导坑．为了验证设计的开挖方式是否合理可行，选取隧道右线洞口段一典型横断面，运用FLAC2D建立数值计算模型，分析了隧道开挖且支护后最终的围岩位移、应力以及初期支护内力，确定了双侧壁导坑是适合该类地质条件下大断面隧道的开挖施工方法，为以后类似的大跨度隧道的设计和施工提供了参考．     

基于ABAQUS的框架结构模态数值模拟

为了研究结构的模态分析问题,从而得到结构特定的固有频率、阻尼比和模态振型,建立了四层框架结构的有限元模型。通过对结构的模态分析得出结论:第一阶模态和第二阶模态以水平方向为主,第三阶模态以竖向位移为主,为结构的抗震设防提供了有一定的参考价值和指导意义。     

引黄入晋联结段7号隧洞TBM卡机事故原因数值模拟分析

针对围岩中存在层间剪切带而导致引黄入晋联结段7号洞TBM(隧洞掘进机)施工过程中发生卡机停工的工程事故[2],在现场调查和工程地质分析基础上,本文运用二维弹塑性有限元方法[1],结合已有的力学参数和初始地应力条件,对其进行了模拟分析。其结果一方面量化和证实了工程地质定性分析结论,即层间剪切带是事故发生的主要原因;另一方面给出了发生剪应力集中区,有利于进一步认识问题的机理和影响范围。     

高瓦斯隧道施工通风处理数值模拟分析

采用计算流体动力学软件(简称CFD软件)对紫坪铺高瓦斯隧道施工通风处理效果进行模拟,从瓦斯浓度降低方面来看,1 m/s风速能满足通风要求,0.5 m/s风速基本能满足通风要求,0.2 m/s风速不能满足通风要求.通过现场风速与瓦斯浓度的监测,在掌子面风速为0.5～0.6 m/s时,隧道内瓦斯浓度在允许浓度范围之内.数值模拟方法与实际情况相符.     

峡谷桥隧连接段横风风环境数值模拟

为研究山区路段横风对桥隧连接段上风场特性的影响,建立桥隧连接段三维模型,利用国际大型流体力学计算软件FLUENT,使用有限体积法进行空间离散,采用k-w湍流模型对桥梁上空不同位置处峡谷横风形成的风特性进行数值模拟计算。计算结果表明：在相同风速条件下,峡谷间距越小,对气流的加速作用越明显,而在桥梁上空呈现的加速区间却减小;当峡谷间距分别为20、30、50m时,桥梁上空的风速分别增加了30.8%、29.3%、27.2%,加速范围分别是16、20、38m。同时,表现出桥隧连接段离隧道一定范围内风速较小,但湍流强度较大;在桥梁中央一定范围内风速较大,但湍流强度较小。数值模拟结果为交通安全性和舒适性研究提供了可靠依据。