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.     

爆破振动对地质遗迹影响的数值模拟分析

根据对奇梁洞洞穴实地测绘,选取典型断面进行分析,应用有限元程序FLAC3D分析爆破振动对奇粱洞地质遗迹可能产生的影响.模拟计算静力作用和动力爆破振动速度,按照古迹振动标准0.2～0.4 cm/s,推算安全爆破控制总炸药量557.6 kg,确保奇梁洞地质遗迹的安全.     

高架轨道交通引起环境振动的实测与数值模拟

从现场实测和数值模拟 2个方面分析研究上海高架轨道交通明珠线引起的环境振动实况、发生机理及振动传播规律 .根据实测资料提出了预测明珠线引起环境振动振级的统计回归公式 .建立了车 -桥子结构和框架 -地基基础子结构 2个体系的分析模型及计算方法 .计算了典型区段在列车通过时引起的沿线环境振动 .数值模拟分析结果表明 ,用提出的分析模型和计算方法算得的环境振动振级与统计回归公式符合较好 .     

地铁隧道爆破开挖引起地表位移沉降的数值模拟

以珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程隧道为依托工程,针对地表受到隧道开挖及爆破的影响引起的沉降问题,运用有限差分软件FLAC3D建立隧道开挖的数值模型,模拟隧道在爆破荷载作用下引起的地表沉降并分析其沉降规律。研究结果表明:在隧道单线洞壁施加爆破荷载后,隧道掌子面和一定范围内的开挖区地表位移沉降对隧道爆破开挖的响应较大,其地表沉降最大值为21.48 mm;在单线隧道爆破开挖引起地表沉降稳定后,进行第2条线隧道爆破开挖时,随着隧道已开挖区至隧道掌子面的距离增大,隧道地表最大位移沉降位置由两线隧道中心向两线隧道地表转变,沉降幅度与到隧道掌子面的距离有关;距隧道开挖掌子面越近,沉降量越大,最大沉降为32.99 mm。     

水压爆破的数值模拟

采用LS-DYNA有限元模拟方法建立了水压爆破模拟模型,并对水压爆破进行了数值模拟。提出了水压爆破壁体受首次冲击波、底板反射压缩波、对面壁体反射压缩波和气泡脉冲等四种荷载作用的观点,为水压爆破准静压作用的原理提供了依据。     

水压爆破的数值模拟

采用LS-DYNA有限元模拟方法建立了水压爆破模拟模型,并对水压爆破进行了数值模拟。提出了水压爆破壁体受首次冲击波、底板反射压缩波、对面壁体反射压缩波和气泡脉冲等四种荷载作用的观点,为水压爆破准静压作用的原理提供了依据。     

隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10～60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0～3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。     

梅花试验拱坝破坏的数值模拟

用非线性有限元方法对福建梅花周边缝试验拱坝的破坏进行了数值模拟，用超载法对其安全度和破坏形式进行了分析研究，得到了与实际情况较一致的破坏形式.研究表明：梅花拱坝实际允许水深只有20.8m，溃坝前其一直处于超载状态；梅花坝在水荷载作用下，有向上的变形趋势，水深加大时，坝体上抬趋势增大，温升作用增加了上抬值，这种上抬对周边缝拱坝的整体稳定是不利的.破坏时先是周边缝下部拉坏和剪坏，然后拱坝中部出现压剪破坏和坝肩发生剪切破坏，最终在库水作用下左、右坝体发生沿缝面的滑移和转动破坏.     

水压爆破拆除数值模拟

水压爆破作为一种炸药消耗量少、碎石飞散范围小的爆破方式,在城市建筑物和构建物的爆破拆除作业中得到了广泛应用。本文利用LS_DYNA有限元分析程序,通过与空气介质爆破效果进行对比,进一步研究水压爆破的作用原理和实用性。     

复杂介质中地震波传播的数值模拟

提出了复杂介质中地震波传播数值模拟的有限体方法,有限体方法具有与有限元方法相同的网格剖分的灵活性,但计算工作量和存储量少得多。数值结果表明了算法的有效性。     

地震波横波分裂现象的数值模拟特征

开展了横波分裂的机理、横波分裂的影响因素及横波分裂的可识别条件等3个方面的研究。采用交错网格高阶有限差分法,对垂直裂缝介质中地震波的传播特征进行了数值模拟。研究结果表明:由于入射横波在裂缝介质中存在两个正交极化分量导致横波分裂现象的发生。横波分裂的因素与震源、传播介质、分界面、观测系统等有关。横波分裂可识别的条件是:采用剪切力源或集中力源及VSP或井间地震观测系统,更容易识别横波分裂现象;对于非均匀各向异性介质,如果观测方位合适,会观测到横波分裂和再分裂现象,该项工作对实际中裂隙检测和地震波多波多分量勘探有一定的理论指导意义。     

薄膜振动的数值模拟

利用数值方法，通过计算机形象直观地模拟了矩形薄膜和圆形薄的振动，并对其几种边界条件的处理作了讨论，给出了几种实例的模拟结果。     

爆破地震波的频率特性

本文通过大量分析,认识爆破地震波的振动幅值与频率组成的衰减规律、频率在降震中的作用,及其作为爆破振动的安全判据。     

圆柱绕流远场涡对的数值模拟

基于离散涡方法求得非定常、不稳定流场,数值模拟了三种不同时刻高雷诺数下圆柱绕流结构的发展,从流谱图、等涡量线图和涡谱图可以清晰地看出从近场的初生卡门涡街,过渡到远场的二次涡街的过程,计算结果发现：远场离散涡有形成二个涡的涡对及三个涡的涡对的趋势,计算结果说明了流体运动中涡对结构的本质：由于来流是均匀的,没有加入任何拔动,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,因此在远场形成的二次涡对及卡门涡     

普通民房在爆破地震波作用下的振动破坏分析

爆破地震波作用于房屋结构体所产生的连续拉扭及超载作用将造成房屋墙面抹灰脱落,结构体裂缝开裂延伸等现象。在各振动物理量中,振动速度中的径向振动分量持续时间长,主频低且接近于房屋结构体自振频率,且楼体高层处径向振动速度分量相对于低楼层的有明显放大,放大系数β＝1．5,经分析认为爆破地震波中的径向速度分量在结构物破坏中有一个主要的因素,通过长期的爆破震动时结构物振动响应数据采集结构体裂缝现象观测,提出了适宜某场区实际特征的普通民房结构体的容许振动速度标准u=2cm/s。     

TI介质地震波场数值模拟边界条件处理

地震波场数值模拟研究中,边界条件处理非常重要,它直接影响模拟地震数据的精度.针对TI(Transversely Isotropic)介质一阶速度—应力弹性波动方程组,利用时间域分裂法给出了PML(Perfectly matched layer,完全匹配层)吸收边界条件,其基本思想是在所研究的区域外引入吸收层,地震波从有效计算区域传播到吸收层时不发生任何反射,且在吸收层内按传播距离呈指数衰减,不发生反射.利用交错网格高阶差分技术对PML吸收边界条件求解,对比不同边界条件数值模拟结果表明,PML吸收边界条件较应用广泛的Clayton吸收边界有更好的吸收效果,能更好地满足地震数值模拟的需要.     

二氧化碳爆破布置参数数值模拟

为确定二氧化碳爆破增加煤层瓦斯透气性技术的最佳爆破孔间距及控制孔的布置方式,采用FLAC~(3D)和Comsol软件对不同间距多空爆破和爆破影响半径进行数值模拟.研究结果表明:爆破器间距约为5 m、爆破孔间距约为7 m,且控制孔布置在相邻爆破孔中间时,液态二氧化碳多孔连续爆破能够达到最理想的爆破增透效果,而且控制孔的半径越大,增透效果越明显,瓦斯抽采效率越高.     

节理岩体爆破数值模拟研究

为了研究节理对岩体中应力波与爆炸能量传播的影响规律,利用动力有限元分析程序LS-DYNA分别对不同数量、宽度与充填强度的节理岩体爆破进行了数值模拟。模拟研究发现,不同赋存状态的节理均会影响爆炸应力波的传播,随着节理数量与宽度增多,波的反射增强,透射波强度减弱,应力波衰减程度加快,而充填强度越小,对应力波的阻隔作用越明显;爆炸能量在节理数量少、宽度小及充填强度大的岩体中衰减较慢,能量利用率高,爆破效果更好。     

爆破地震波的分形机制

为深入研究爆破地震波的分形特性,采用分形理论中的盒维数方法,针对爆破地震信号的传播规律和特征,建立了其分形盒维数模型,结合在岩石场地进行深孔爆破的试验数据,计算了爆破震动信号的分形盒维数值D.通过分析D的数理意义及其与场地介质特性的关系,探讨了爆破地震波分形的物理力学机制.研究表明,爆破地震信号D能够反映爆破地震波传递介质岩石性质的特征信息,可作为描述爆破地震信号一个新的重要参量,为建立更加有效的爆破震动响应预测模型奠定了基础.