围岩损伤控制爆破数值模拟研究

为研究不同结构装药周边孔爆破对围岩损伤的影响规律,采用数值模拟方法开展了研究工作. 模拟结果表明,从获得良好爆破效果和降低围岩损伤的角度来看,在4种装药结构中,水+切缝管的效果最好,空气介质耦合时最差,中间依次为水介质耦合、空气+切缝管的装药结构. 因此在实际工程中,周边孔采用水+切缝管的装药结构,可适当增加炮孔间距或减小装药量,取得与其它装药结构相同的周边爆破效果,尤其对于松软破碎岩体爆破效果更加明显. 同时水的存在对于工作面的降尘和防止瓦斯爆炸等灾害事故的发生也具有一定的作用. 数值模拟结果与试验结果所得结论一致.      

四面山砂泥互层隧道爆破参数优化研究

在近水平软硬互层围岩隧道钻爆开挖的过程中,由于水平方向层理、节理、弱面以及软弱夹层的存在,使得光面爆破的轮廓平整度很难得到保证,并导致较为严重的超欠挖现象。以四面山层状围岩隧道为工程依托,基于X射线衍射试验以及室内物理力学试验所获取的砂、泥岩的力学参数,综合考虑微差、孔间距、不耦合系数等因素,采用正交试验制定了砂泥互层围岩隧道爆破模拟方案,并对重庆江习四面山近水平砂泥互层围岩隧道进行了爆破优化数值模拟,得到了层状围岩隧道爆破优化方案,将原爆破方案及优化方案与现场测试结果进行了对比,结果表明模拟结果与现场测试值基本符合．研究成果可在类似隧道爆破施工中推广应用。     

基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置

针对城市供水系统中突发的污染事件,提出了供水管网水质监测点布置方法.利用混合整数规划模型表达了多目标水质监测点布置,通过模拟管网发生的水质污染事件,计算管网发生污染事件时对用户带来的影响值,利用改进的贪心随机自适应性搜索算法对模型求解,并结合ZJ市管网,验证了该算法对模型的求解效率,提出了该市基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置方案.     

盾构隧道联络道爆破施工优化

针对盾构隧道间联络道爆破对既有盾构隧道结构造成的不良影响,对隧道的爆破施工方案进行优化,并利用有限元数值模拟软件建立数值模型,分析不同爆破位置对隧道管片稳定性的影响.模拟结果表明:当联络道掌子面与管片距离为0时,在隧道管片上出现较高的应力集中,盾构隧道管片是极不稳定的;将桶形掏槽调整为渐进式螺旋掏槽,并增加崩落眼的延时间隔数量,主应力值降低较明显,最大降幅63.45％,开挖轮廓内外的螺栓应力分别降低了77.23％、72.36％,降低后的应力均小于螺栓的屈服强度.位移仅为2.6mm,较优化前降低了27.78％,由此可知此时管片是安全的.     

基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置

针对城市供水系统中突发的污染事件,提出了供水管网水质监测点布置方法.利用混合整数规划模型表达了多目标水质监测点布置,通过模拟管网发生的水质污染事件,计算管网发生污染事件时对用户带来的影响值,利用改进的贪心随机自适应性搜索算法对模型求解,并结合ZJ市管网,验证了该算法对模型的求解效率,提出了该市基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置方案.     

水平爆破波作用下采空区顶板累积破坏效应分析

采空区上部进行爆破作业时,爆炸应力波产生的水平爆破波将会对采空区顶板及其围岩形成动力加载,采空区顶板及其围岩将会出现累积破坏。当这种累积破坏积累到一定程度时,将导致顶板突发性冒落和塌陷,对采空区上方作业人员和采掘设备构成潜在安全隐患。基于现场实测的水平爆破波速度时程曲线,构建FLAC3D三维数值计算模型,考虑在机械施工设备荷载的影响下对采空区顶板施加水平爆破荷载,揭示水平爆破波作用下的采空区顶板和采空区围岩损伤破坏区域的发展、应力集中程度变化情况,并通过监测点位移变化曲线,揭示了在水平爆破波反复作用下,采空区顶板及采空区围岩的动态变形响应特征和渐进位移累积效应。为保障类似工程的安全施工,提供了理论基础和技术依据。     

爆破地震作用下房屋结构破坏原因分析

随着爆破在工程上的应用越来越广泛,它所带来的危害也日益增多。因此,通过介绍爆破震动特点及对实体工程进行监测,运用国际通用分析软件ANSYS对二层框架结构房屋进行动力响应分析,给出了结构受损部位和破坏规律。     

基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法研究

随着城市快速的发展,城市供水管网的规模也在不断的扩大,其拓扑结构也越来越复杂,增加了供水安全的难度。其中供水水质安全最为迫切,因此需要在供水管网中设置一定数量的水质监测点对供水水质进行监测。在前人研究的基础上,针对供水管网水质监测点优化布置的问题,在单一的节点水龄法的基础上综合考虑其他影响因素对管网水质的影响,利用北方某市供水管网水力模型进行水质监测点的优化布置方案设计,通过水力模拟软件,优化节点水龄法,设计出了基于多因子优化法的水质监测点优化布置程序。并对北方某市供水管网进行计算,结果表明,基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法计算出的水质监测点位置与实际位置有43.75%的重合度,不仅覆盖了在常规管网运行中水厂及加压泵站等重点水质监测位置,也在供水分界线、管网中以及管网末梢增加了部分监测点,同时对污染事故的预警时间也比优化前短,效果明显。因此,在人工经验的基础上,以多因子法为补充加强,理论与实际相结合,使布置方法更有科学依据,考虑因素更加全面,布点更加合理。利用该方法分析供水管网工况,可为水质监测点优化布置工作提供较好的实施方案。     

复杂基坑支撑结构监测点布置优化

基坑结构健康监测点的合理布置是准确预测基坑结构变形安全的重要保障。传统监测点等间距布置只适用于结构形式简单的中小基坑,对于复杂的支撑体系,结构、土压力的不对称性对监测点的布置提出了更高要求,因此,复杂基坑结构监测点布置优化对准确预测基坑结构安全至关重要。提出了一种融合模态分析与粒子群算法的复杂基坑支撑结构监测点布置优化方法,首先,在对基坑支撑结构模态分析基础上获取结构模态参数(频率、基本振型);其次,构建基于模态置信度准则(MAC法)的适应度函数,以适应度函数作为优化监测点位置的判别标准;最后,采用粒子群优化算法对全部监测点布置进行全局优化。以南京江北新区某基坑为案例,所提方法的计算结果相比于均匀布设的监测点布置方案更能反映出基坑最危险部位的需要。上述研究可为地下工程健康监测技术提升提供重要的理论指导。     

基于污染源反追踪的水质监测点优化选址方法

采用非支配排序遗传算法,以水质监测点探测到的不同污染事件的时段区间重叠度最小化和污染事件探测概率最大化为优化目标,结合案例管网计算监测点优化选址方案.算例结果与以污染事件探测及时度最大化和探测概率最大化为目标的优化选址方案相比表明,水质监测点的污染事件探测能力和污染源位置识别能力较高.     

Optimization of monitoring the stability of surrounding rock in a metal mine

Through analyzing the failure mechanics of rock under blasting effect, the optical fiber sensing system was used to monitor the strain of surrounding rock under blasting effect. Combined with practical exploration, the stability of surrounding rock was computed by numerical simulation using the blasting wave obtained from the site. According to the change regularities of displacement, stress, acceleration, and velocity of tunnels before and after explosion, the layout of key monitoring points was optimized. When disposed the monitoring position of sensors, the regular points should be considered to use as key points and the periodical monitor should be a part of the long-term monitor. In practical application, considering the geology condition in site, monitor points should be added on the area with joints and faults to assure the integrity of monitor data and the preciseness of decision.     

城市暗挖隧道爆破地震波传播规律研究

城市暗挖隧道爆破施工引起的地表振动效应是影响地表建(构)筑物安全的重要因素之一。基于数值模拟、实测数据验证和量纲分析方法对不同埋深隧道爆破地震波在邻近地表一定范围内的反射叠加规律和地表振动速度衰减规律进行研究。研究结果表明:城市暗挖隧道爆破产生的地震波在邻近地表一定范围内会出现反射叠加现象,其影响范围随隧道埋深的增加而增大,反射叠加强度随隧道埋深的增加而减弱;论文提出考虑埋深影响的地表振动速度衰减计算公式能更好地反映地表振动速度的衰减规律。研究结果可为地震效应研究和工程施工提供参考。     

露天矿山深孔台阶爆破振动监测与分析

针对露天采石场深孔台阶爆破振动可能对附近民房存在影响,进行了爆破振动监测．通过对采集的数据进行全面分析得出,该地形地质条件下,台阶爆破振动速度的衰减规律、不耦合系数与振动速度之间的关系．监测及分析结果对今后类似地形、地质条件下矿山深孔台阶爆破开采具有一定的参考意义．     

后祠隧道爆破振动现场监测与控制技术

新(扩)建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建漳龙高速公路后祠隧道扩建工程,对隧道改扩建工程爆破施工的振动监测以及控制技术进行研究。通过现场监测与数值模拟相结合的方法,研究了爆破施工对既有隧道的振动影响,并对现有的爆破施工方案进行优化。研究结果表明:现有方案下新建隧道爆破施工不会危及左侧老洞的安全,新、扩建隧道爆破施工对既有隧道产生的振动响应存在一定的不同,建议掏槽孔各孔间延时时间定为15 ms,既有右侧隧道原位扩建时应当首先开挖左侧岩体。     

基于时能密度的围岩爆破安全判据实验

为了研究爆破震动荷载作用下巷道围岩的多因素综合安全判据,根据实际工程巷道制作缩尺巷道围岩模型,通过光纤光栅锚杆对巷道围岩在不同围岩压力、不同巷道损伤状态下的爆破震动响应信号进行监测,并对信号进行小波分解,基于时能密度函数计算响应信号的TEDI值,初步建立巷道围岩安全判据。结果显示,TEDI值与巷道围岩损伤程度存在定量关系,基于时能密度函数所建立的巷道围岩安全判据具有较高的可靠性,实际应用中可作为核心技术发展监测、诊断、预警技术,形成金属矿山巷道围岩稳定性评估体系。     

露天矿微差爆破振动对多层建筑的影响

基于十堰市高家沟堰口采石场爆破开挖工程现场试验,对矿山附近一栋多层建筑物进行爆破振动监测,分析了该建筑物不同楼层的振动速度及谐波频率的变化规律。结果表明:爆破远区的多层建筑物受爆破振动影响时,垂直方向振动速度随着楼层高度的增加而变大,水平方向振动速度随着楼层高度的增加而变小;爆破振动产生的谐波频率丰富,较高楼层谐波频率分布范围小于较低楼层且更接近建筑物的固有频率。     

爆破对中夹岩柱稳定性的影响

为研究精细化延时控制爆破对中夹岩柱稳定性的影响,采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验、现场振速及声速监测,研究其振速、累计损伤的变化规律。研究表明:随着冲击次数的增加,灰岩的峰值应力逐渐降低,相反,峰值应变随之逐渐增大;灰岩产生裂纹的试验损伤阈值为0.202～0.531,理论损伤阈值为0.486～0.673;灰岩失去承载力的试验损伤阈值大于0.531,理论损伤阈值大于0.673;与掌子面距离最近测点最大振速为7.193 cm/s,距离掌子面9 m处监测断面累积损伤最大为0.078,第1次损伤增量最大为0.038 4,损伤增量随着爆破次数的增加越来越小,第4次爆破引起的损伤增量仅为0.001 2,损伤增量与振速具有良好的幂函数相关性,说明爆破对9 m及以外中夹岩柱影响较小。     

城市浅埋隧道的爆破减振研究

以武汉市地铁二号线宝通寺车站过街隧道为工程背景,通过数值模拟方法研究爆破前人工开挖上导洞的施工方式对受控混凝土管道爆破振动速度的影响,以判断该种开挖方式减振的可行性。结果表明,与没有上导洞的情况相比,有上导洞时监测平面上的质点振动速度最大值降低了53.7%;两种开挖方式下,受控管道的振动速度最大值出现在不同位置,导致管道受损最严重的部位也不同。数值计算结果为爆破减振设计提供参考,保证了施工过程中地下管线的安全性。     

水对灰质泥岩隧道围岩稳定性影响研究

在灰质泥岩隧道施工过程中,水会导致围岩岩石的物理化学性质发生变化,进而对隧道围岩的稳定性有着重要的影响。基于金盆弯隧道现场的监控量测数据,通过分析雨季和非雨季时相同埋深、相同地质情况下隧道段面的围岩与初期支护之间的压力、初期支护钢支撑的应力及隧道拱顶沉降结果,确定了水作用下,围岩与初期支护之间应力随时间的变化情况、初期支护内力随时间的变化情况以及拱顶沉降随着时间的变化情况。并通过有限元数值模拟软件ABAQUS,模拟隧道开挖后,在有水和无水环境下围岩横向和竖向位移的变化,得到:水的存在导致隧道围岩的拱顶沉降增大,拱腰及边墙收敛增大,进而分析水对围岩的稳定性的影响。通过对比分析拱顶沉降的数值模拟结果与现场监控量测结果,可以看出两者的沉降变化规律相吻合,验证了模型的合理性,从而进一步更改完善施工、设计方案,来保证隧道的安全施工,同时也为今后研究水对围岩岩石性质及围岩稳定性影响的机制提供了参考。