- 姚颖康;杨成;贾永胜;黄小武;孙金山;
高大建(构)筑物爆破拆除产生的冲击振动可能会影响邻近地铁隧道的安全服役。论文依托距离地铁隧道仅6.5 m的24层框架结构楼房爆破拆除工程，首先开展了楼房对应区域地铁隧道的振动与动应变现场测试与分析，其次应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了适于描述楼房爆破拆除塌落体触地冲击的地铁隧道结构动力响应三维有限元计算模型，模拟了塌落冲击作用下隧道结构的振动响应特征与动应力变化情况，并与现场实测结果对比分析。研究结果表明：承重立柱钻孔爆破引起的地铁隧道内质点振动速度峰值(8.61 mm/s)大于楼房切口闭合触地冲击引起的质点振动速度峰值(4.95 mm/s),爆破振动主频为100 Hz左右，塌落冲击振动主频为2 Hz左右，塌落冲击荷载作用下的地铁隧道振动速度与Ⅲ级地震烈度引起的结构振动相当(3.82～8.19 mm/s);楼房切口闭合时的低频塌落冲击振动会使地铁隧道管片产生较为明显的附加动应力，管片环向产生4 MPa左右的动态压应力，轴向和切向产生0.4 MPa左右的动态拉应力；受动态拉压循环冲击作用，管片结构若存在内部损伤或施工缺陷，可能会出现既有裂缝扩大或层裂剥落现象；现行《爆破安全规程》(GB6722—2014)确定的f<10 Hz时的10～12 cm/s安全允许质点振动速度值偏于危险，应结合频率特性与动态应变特征进行调整。论文可为塌落冲击作用下地铁隧道的安全评价与安全防护提供参考。
2023年03期 v.40;No.169 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1941K] - 汤松;李立峰;郑雅风;赵渊;仲鹏;王淼;
延期时间的优选对于矿山爆破振动的控制以及爆破技术经济效果的保障都至关重要。改进的线性叠加法可用于研究爆破振动质点峰值振速(PPV)与不同延期时间的关系。首先，利用傅里叶级数来表示实测单孔爆破振动波形；其次，在傅立叶级数展开式的系数和相位中加入随机变量生成指定数量的单孔爆破振动波形；再次，利用蒙特卡洛模拟计算0 ms到250 ms之间每个延期时间对应的PPV均值，得到PPV随延期时间变化曲线。实例分析结果表明：若以距离爆源531 m处的民房为保护目标，以0.45 cm/s为峰值质点振速控制标准，7 ms以上的延期时间均可选择，并且当延期时间增大，PPV呈减小趋势。结合矿山岩石破碎效果试验，大块量随米延期时间增大呈先减小后增大的抛物线变化规律，其最小值出现在米延期为7 ms/m处。若以爆破振动监测所在矿山的6 m孔距算，其岩石破碎最优延期时间约为40 ms。综合爆破振动蒙特卡洛模拟结果和矿山岩石破碎效果试验结果，得到该矿山爆破最优延期时间可选择为40 ms。
2023年03期 v.40;No.169 12-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1454K] - 林谋金;张金;邓小康;薛冰;蒲传金;姚小蔓;
为了评估爆炸堵孔装置的堵塞效果，将装有导爆索的爆炸堵孔装置放入模拟炮孔中进行爆炸实验，然后通过万能试验机对其进行单轴压缩脱模实验。结果表明：爆炸堵孔装置与孔壁贴合后的抗压强度为26.5～35 MPa,抗剪强度为3.07～3.4 MPa,远大于常规炮泥的抗剪强度(0.09 MPa)。将爆炸堵孔装置用于隧道爆破直眼掏槽眼中，并对原有的孔网参数进行优化，结果显示：在保证掏槽进尺的情况下，掏槽眼孔数相对于优化前减少了35%,而且炮孔的间距也相应增大，有利于降低相邻掏槽孔贯穿的风险，从而有效提高施工效率。因此，将爆炸堵孔装置与炮泥联合使用，可大幅增强炮孔堵塞效果，从而防止爆生气体过早逸出，延长爆生气体在炮孔内的作用时间，进而充分发挥爆生气体的气楔破岩作用，并有效增强爆生气体的抛掷作用，对保证隧道直眼掏槽爆破效果具有重要意义。
2023年03期 v.40;No.169 20-23+84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K] - 段继超;宗琦;汪海波;王梦想;
针对大直径深孔爆破要求质量高、传统堵塞材料长度过长且容易“冲孔”,提出以早强水泥砂浆为堵塞材料，选用囊袋式结构作为新型炮孔堵塞物。对不同掺加剂含量、不同龄期的水泥浆进行了静态力学试验与冲击荷载作用下的堵塞模型试验，通过试验得到在不同变量下水泥砂浆的自收缩性能、抗压强度与冲击荷载作用下管壁的被动围压，分析被动围压下早强水泥砂浆的动态力学特性；分析爆生气体压力作用下堵塞物在炮孔中受力特性，给出大直径深孔炮孔合理堵塞长度。结果表明：试件的自收缩随着掺加剂含量的提高而增大；试件抗压强度随着龄期的增长而增大，掺加剂含量的提高而减小；随着掺加剂的含量和龄期的增加，膨胀压力增大，从而被动围压增大，当掺加剂含量为4%、16 h龄期时，各个测点的膨胀压力达到峰值，另外随着掺加剂含量的提高，浆液的孔隙增多，堵塞体轴向可压缩性越高，能够延长爆生气体压力在炮孔中作用时间，提高堵塞质量；综合现场试验结果表明，依据所推导理论公式结合现场生产合理选取爆破堵塞长度保证了回采期间的安全生产，深孔爆破取得了良好的效果。
2023年03期 v.40;No.169 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K] - 崔雪姣;李启月;陶明;洪志先;赵明生;李杰;周建敏;余红兵;
现代爆破工程研究中，炸药岩石的匹配模型为揭示爆破过程内在机制和预测爆破系统的经济效益提供了科学依据，已经成为不可替代的重要工具。但由于土岩介质的多样性和复杂性、炸药爆炸过程的不确定性，炸药岩石的相互作用在爆炸过程中就更为复杂和不确定，很难从其相互作用过程来研究炸药与岩石的匹配。早期的研究主要是依靠经验公式与现场试验进行推算总结，往往存在特征值高，适用环境苛刻的情况，而机器学习的特点是只考虑开始和结果，不计较中间过程，这保证了其在炸药岩石匹配模型研究中的普适性。而XGBoost算法结合多线程、数据压缩、分片的方法，具有在数据量大的情况下算法效率较高的优点，适用于数据量较大的现场数据训练学习。鉴于此，依托贵州某矿开展现场试验，采用XGBoost算法建立炸药与岩石匹配系统，通过成功实例对网络进行训练，并将训练过的神经网络应用于实际工程。结果表明：采用这种方法所建立的匹配系统选用的炸药与目前使用的工业炸药性能相近，误差在±10%以内，具有较高的可信度，进一步验证了基于XGBoost算法的炸药岩石匹配系统合理性。
2023年03期 v.40;No.169 31-38+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K] - 李欣;乐有邦;张刚;陈先锋;李毅;
以十堰“6·13”重大燃气爆炸事故为研究对象，构建了集现场勘查、走访与问询、数值计算、理论分析于一体的事故调查技术手段。现场勘查过程中发现，涉事集贸市场东南角下方河道内残存一段DN57 mm中压天然气管道。该天然气管道紧邻生活污水排水口，由于长期处于潮湿环境，管道锈蚀，局部穿孔破裂。同时结合视频资料、集贸市场周边居民的走访与问询，发现集贸市场东南角的河道内最先发现淡黄色的天然气烟雾。综合实地踏勘、人员问询与视频监控，集贸市场下方河道内东南角部位的DN57 mm中压天然气管道为泄漏点。此外，事故发生前，存在商户正进行相关动火活动，部分火星通过排油烟管道进入河道内，引燃积聚在河道内的预混可燃气，进而导致爆炸的发生。使用ANSYS/FLUENT数值计算软件，建立集贸市场下方河道数值模型，模拟获得河道内积聚的天然气体积为600 m~3,其爆炸TNT当量为225 kg。该燃气体积与爆炸当量与事故调查公布数据一致，证明此分析方式的可行性。该研究涉及的相关事故调查手段可为同类事故的调查工作提供参考。
2023年03期 v.40;No.169 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1720K]
- 马乐;张万志;刘成龙;李云;
光面爆破是硬岩隧道控制开挖的主要方法，由于爆破破岩机理与过程复杂，炮孔与装药参数设计粗放，因此实现隧道全断面光滑轮廓开挖较为困难。以寨山隧道Ⅲ级硬岩段工程为研究背景，首先采用大量的爆破试验和调查研究的方法，发现原爆破方案下，爆后隧道洞周轮廓拱部至边墙存在超挖、欠挖分布，以及存在盲炮、二次爆破施工等问题；其次，依据相关规范和工程经验，提出了光面爆破炮孔与装药参数的优化措施，包括减小周边眼间距、增加内圈眼数量、水袋间隔装药、炮泥堵塞和减小单孔装药量。结果表明：合理设计光爆层炮眼数量、单孔装药量，采用水袋间隔装药与炮泥堵塞，可提高装药爆炸能量的利用率，实现光爆层岩体的均匀破碎，有利于控制洞周岩体超欠挖。采用优化的光面爆破参数，爆后隧道全断面轮廓成形光滑、圆顺，炮孔残痕清晰，有利于提高隧道开挖质量和加快隧道整体施工进度。研究成果可为类似硬岩隧道全断面光面爆破开挖参数设计与优化提供一定的技术与方法借鉴。
2023年03期 v.40;No.169 46-51+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1991K] - 田宝华;张彪;余龙文;刘延龙;
在水平缓倾岩层中进行隧道爆破开挖时，由于水平软弱夹层的存在，导致隧道爆破施工时各部位出现严重的超欠挖问题。以穿越水平砂页岩互层的成昆铁路保安营隧道为工程依托，采用LS-DYNA软件对不同厚度的砂页岩互层隧道爆破效果进行模拟分析，提出了合理的爆破控制参数，并通过现场爆破试验验证了参数的可靠性。主要研究成果为：(1)在水平岩层中爆破开挖时，岩体沿水平方向损伤范围较大，岩体裂纹沿水平方向扩展较深，尤其是砂岩与页岩交界的地方；而沿垂直方向破损范围较小，炸药能量利用率较低。(2)水平砂岩互层围岩爆破效果受炮孔间距和软弱页岩厚度影响显著；页岩夹层厚度较薄时，应选用较小炮孔间距；随着页岩夹层厚度的增大，布置较大炮孔间距并结合空孔则可以有效地生成可控裂缝，取得较好的光面爆破效果。(3)确定了不同厚度砂页岩互层围岩爆破的最优炮孔间距：页岩厚度为5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、30 cm时，炮孔间距最优取值分别为42 cm、46 cm、50 cm、54 cm;在水平岩层中采用钻爆法施工时，必须严格把控炮孔位置，尽可能降低爆破振动。
2023年03期 v.40;No.169 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K] - 李国庆;陶铁军;刘霞;田兴朝;谢财进;简兵希;
在隧道爆破开挖的过程中，地应力和节理对岩体爆破效果的影响显著，是隧道爆破孔网布设必须考虑的两个重要因素。为了确定地应力和节理共同作用时隧道周边孔孔网布设参数，以铜安高速巴岳山隧道为工程背景，通过现场钻芯取样，开展室内试验，获取了节理板岩的静动力学参数。基于LS-PREPOST软件，建立了不同地应力作用下节理岩体隧道爆破的三维数值分析模型，分析了地应力为3 MPa、6 MPa和9 MPa时节理岩体隧道爆破后不同位置的有效应力分布规律。提出了不同地应力作用下含节理岩体隧道爆破的孔网布设方法，并基于现场爆破试验进行了方法验证。结果表明：地应力对节理岩体隧道爆破时的裂纹扩展具有抑制作用，地应力越大，抑制效果越明显。爆炸应力波会在节理位置发生多次折、反射，导致超挖现象严重。Ⅳ级围岩研究段的周边孔孔距设置为45 cm、线装药密度设置为0.375 kg/m时，平均超挖值控制在20 cm内。研究段混凝土设计值为15.1 m~3,3次现场试验的实际混凝土用量为26.4 m~3、23.7 m~3、25.8 m~3,平均混凝土超耗量为10.2 m~3,平均超耗率为67.5%,超耗率均控制在100%以内，爆破效果较优。
2023年03期 v.40;No.169 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K] - 吴波;任子明;刘聪;徐世祥;夏承明;庄燕珍;林峰;
为了研究隧道围岩在静动应力耦合作用下的变形和损伤情况，建立地应力与爆破荷载耦合作用的隧道模型。首先依据文笔山隧道现场监测数据和岩体波速反推围岩的JH2本构参数。根据围岩等级，结合已知参数和波动方程，给出简易的JH2本构参数确定方法，并通过子程序嵌入ABAQUS中建立围岩的损伤模型；为了使仿真模型更接近现实情况，先进行地应力平衡，将此时的土体状态作为爆破模拟的初始应力状态，再采用等效爆破荷载法模拟隧道爆破，以此在宏观上实现大型岩土工程在静动应力耦合作用下的爆破仿真。仿真模型不仅考虑爆破面的爆破效果，还着重研究爆破对隧道围岩的影响情况。研究结果表明：初始地应力在隧道爆破中对围岩的损伤和变形都有不可忽视的作用。初始地应力的存在诱导损伤扩展，地应力越大，损伤越大，拱底在竖向发生2.2 m最大损伤深度；在相同进尺，地应力越小变形越大，拱顶在靠近开挖面处产生11.7 mm最大变形。围岩上下的水平收敛变形不同：上部背离隧道，下部指向隧道，围岩上下台阶分界处受剪切荷载。围岩的损伤与变形贴合实际工程，研究结果丰富隧道爆破模拟，对隧道爆破施工有现实指导意义。
2023年03期 v.40;No.169 68-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1815K] - 于洋;
在露天矿台阶爆破时，台阶区域内的岩石移动轨迹是露天矿实现精准采矿的重要影响因素，尤其针对矿化不均匀的矿体。针对乌山铜钼矿台阶爆破过程中内部岩石移动轨迹尚不明确的难点问题，将通过采用信号标志物的跟踪算法，并依托满洲里乌山铜钼矿开展了现场台阶爆破测试。通过现场智能信标安装、定位、监测和数据分析，研究结果表明：第一排信标运动时间长，移动速度快，平均速度达到5.8～9.8 m/s,运动距离在18.4～29.4 m;由于受到台阶前段岩体的约束和阻碍，2#监测信标的运动时间、飞行速度与移动距离明显下降，平均速度为1.8～4.8 m/s,运动距离为5.3～14.2 m; 3#爆破孔信标移动距离和移动时间最小，3-3号信标斜向下俯冲角度达到25°左右，6-1、6-2、6-3号信标斜向下俯冲角度较为平缓2°～8°左右。从深度上来看，浅部信标在前冲的这段时间内，前半段水平向前移动，后半段有明显的下降趋势，深部信标的垂直运动距离明显小于浅部信标。
2023年03期 v.40;No.169 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1370K] - 潘强;张继春;王俊;郑俊峰;
为控制开挖轮廓的成型效果与减弱爆破作用对保留岩体的扰动，以跨金沙江特大拱桥云南岸约51 m深且一次开挖约20 m深的基坑爆破为工程背景，主爆孔采用逐孔起爆加强松动爆破设计与施工，周边孔采用光面爆破设计与施工，总结了一套适用于深陡拱桥基坑开挖的深孔光面爆破技术，并对光爆孔内气体作用过程、孔壁膨胀压力和爆破损伤范围进行理论计算与分析。爆破结果表明：采用深孔光面爆破技术可以形成平整的开挖轮廓面，相对完整岩体的半孔率可达90%以上，相对破碎岩体的孔痕保留较少但超欠挖依然可控，极大地降低了岩壁表面的应力集中；光面爆破装药段附近不会形成粉碎区，且保留岩体的最大损伤范围约49 cm,充分保证了岩壁稳定与施工安全；光面爆破施工过程中采取台阶底部开挖面缓倾向于临空面、棉质细绳绑扎药卷牵引装药以及每间隔5～7个光爆孔设置孔内起爆雷管与孔外传爆雷管等工程措施以确保爆破的可靠性、安全性及经济性，取得了良好的社会和经济效益，同时也对类似工程具有一定的指导和借鉴作用。
2023年03期 v.40;No.169 85-91+150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K] - 赵毅波;苏都都;范勇;杨广栋;冷振东;吴凡;
岩石爆破块度作为评价爆破效果的主要指标，直接影响到水利水电工程后续的建设目标和建设成本。在工程爆破开采石料过程中，提高爆破效率和质量，满足良好的级配曲线需求，对水利水电工程建设筑坝骨料的开采具有重要意义。通过建立二维有限元数值计算模型，开展了自由面数量和孔间不同延迟时间对岩石爆破破碎效果影响的研究。首先从理论角度阐明了孔间应力波的相互作用和爆炸应力波在自由面的反射机理，分析了爆破裂纹产生的条件；然后借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件，采用RHT模型模拟了不同数量自由面、不同孔间延迟时间条件下群孔起爆岩石破裂过程，并采用WipFrag分析了不同起爆条件下的岩石级配情况。数值模拟结果表明：不同数量自由面对爆破级配的影响明显，与无自由面相比，单个自由面、两个自由面、三个自由面的最大块度分别减小了25.9%、46.5%和61.8%,其他块度指标也明显减少，可见自由面数量越多，岩石中产生的裂纹数量越多，爆破破碎效果越好。与同时起爆相比，延迟爆破有利于提高岩石的破碎效果，但在短延迟爆破中应力波在孔间相互作用对提高岩石的破碎效果并不明显。
2023年03期 v.40;No.169 92-100+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 2045K] - 邹成铭;黄刚;张建华;王强;李宁;
随着现场混装乳化炸药的广泛应用，露天爆破施工中存在着堵塞物渗入乳化炸药，间接改变堵塞长度，降低爆破效果的情况。为研究露天爆破堵塞物对混装乳化炸药影响，先后开展了填塞模拟试验、数值模拟试验及现场爆破试验。首先，采用4种常用孔径的PVC管模拟炮孔，使用钻孔岩屑模拟炮孔堵塞，系统研究了填塞过程中炸药药柱顶部岩屑渗入炸药情况；其次，借助LS-DYNA软件进行单孔爆破数值模拟，通过观察测点的应力值变化，探究了药柱顶部混入堵塞物对爆炸威力产生的影响；最后，以金堆城露天台阶爆破为工程背景，在装药过程中设置物理隔离改善堵塞工艺，通过对比物理隔离前后的爆破效果分析堵塞物对混装乳化炸药的影响。结果表明：在乳化炸药填塞过程中，药柱顶部首先出现炸药上溢现象，在填装完成后受重力影响岩屑逐渐渗入乳化炸药，且随着孔径的增大，相同时间内岩屑的渗入长度不断增大；数值模拟结果表明，不同监测点位的应力值均有所下降，堵塞物的渗入降低了顶部炸药的爆炸威力；对现场爆破后的顶部岩石进行块度分析发现，对比常规装药过程，采取堵塞隔离措施后，爆区内岩石主要块度分布从20～40 cm降低为0～20 cm,且超过60 cm的岩石占比由6.13%降低至1.81%。综上，堵塞物渗入对乳化炸药的威力及爆破效果影响显著，通过采取物理隔离手段分离堵塞物与炸药可以有效改善爆破效果。
2023年03期 v.40;No.169 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1899K] - 郭东明;蓝樊革;张伟;朱若凡;叶贵川;赵志峰;
在爆破工作中，炮孔堵塞的效果对爆破工作的效果与安全有很大的影响，为了提高爆破效果、降低爆破成本，确定炮孔堵塞的最佳长度很有必要。结合爆轰波理论和理论力学，采用理论分析与LS-DYNA数值模拟相结合的办法，进行炮孔堵塞长度对爆破效果影响的研究，并通过现场进行验证。研究结果表明：炮孔深度在0.6～1.4 m时，最佳的炮孔堵塞比例为0.38～0.54,且随炮孔深度的增大而减小，炮孔深度在1.6～2.4 m时，最佳的炮孔堵塞比例为0.36～0.38;炮孔深度超过1.2 m,同时炮孔堵塞长度≥1/2炮孔深度后，存在炮孔堵塞过长效应导致爆破效果不佳。径向不耦合系数R对炮孔的最佳堵塞长度具有显著的影响，当R≤1.8时，最佳炮孔堵塞长度随着R的增大而减小，当R>1.8时，最佳炮孔堵塞长度不随R改变。在大同王村煤业有限责任公司8107顶回风巷进行了现场试验，分别对1.2 m和2.2 m的掏槽孔以及2.0 m的辅助眼进行试验，炮孔的最佳堵塞长度分别为50 cm、90 cm和80 cm,与理论计算、数值模拟的结果相吻合。
2023年03期 v.40;No.169 108-115+142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2101K]
- 李跟;汪高龙;梁来君;夏卫国;
针对复杂环境下单塔钢筋混凝土斜拉桥的爆破拆除，设计了塔柱定向倾倒和主梁原地坍塌的组合拆除方式。中塔柱采用“倒台阶”式切口，切口高度4 m。下塔柱首先采用机械法预处理形成两个宽1.3 m,高4 m的窗口以降低其强度，再布置炮孔进行爆破。主梁与拉索锚固处共设置4处爆破点，采用松动爆破。孔深大于1.2 m的炮孔采用导爆索分段装药结构，有效分散了炸药能量。孔外采用导爆管起爆网路，中塔柱、下塔柱和主梁炸点分为3段起爆。针对桥梁下穿涵洞提出了“刚+柔”复合防护方法。在主梁触地区域设置沙袋减振墙形成柔性防护。同时，沿涵洞走向布置焊接钢制骨架和橡胶垫层形成刚性防护。采用草帘、竹笆和钢丝网对爆破区域进行覆盖防护。起爆后，塔柱向预定方向倾倒，主梁原地坍塌，分为数段，再采用机械法处理。取得了良好的爆破效果，未造成爆破飞石伤害事故，也未对涵洞等建(构)筑物造成冲击破坏。本工程对单塔斜拉桥的爆破设计，以及对下穿涵洞的防护措施可以为相似工程提供借鉴经验。
2023年03期 v.40;No.169 116-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K] - 叶建军;彭庆波;韩学军;段筱龑;
为了顺利爆破拆除宜昌市东风渠75~#～84~#槽墩之间的高墩钢筋混凝土渡槽时降低对周围复杂环境的影响，采用了双方定向倒塌的方案。即：75~#～76~#槽墩之间渡槽垂直于渡槽走向朝北定向倒塌，77~#～84~#槽墩沿着渡槽走向朝西定向倒塌。以75~#槽墩为起爆点，使用电子雷管与非电雷管相结合的爆破网路，并设置墩柱之间延时分别为50 ms和150 ms。同时利用吊装孔作为炮孔、开挖减振沟、挂网及覆盖防护、槽身蓄水、覆土防护等措施以降低爆破有害效应对环境的影响。结果表明：起爆后渡槽延迟4分钟倒塌，倒塌后的墩身基本分解为砌块，多数砌块及槽身保持完好；沿走向倒塌的渡槽绝大多数散落砌块及破碎体散落在距渡槽走向中轴线10 m范围内，仅少量小块碎石飞出10 m外。采取的多重防护措施有效控制了爆破飞石和爆破振动，需重点保护的倒虹吸临时输水管道和下穿公路路面等未见损坏。尽管有延迟倒塌的瑕疵，该工程仍算成功实施。延迟倒塌的可能原因为未对切口外构造柱弱化或切割处理、墩柱间爆破延期时间间隔偏小和爆破切口偏小。
2023年03期 v.40;No.169 123-128+133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K] - 徐顺香;吴赛格;罗鹏;王威;陈德志;谢广波;
介绍了一座高110 m的薄壁钢筋混凝土冷却塔的定向控制爆破拆除。针对冷却塔高度大、塔壁薄以及底部直径大的特点，采用“开窗口、断钢筋、预留支撑板块”爆破方案，预拆除中通过对冷却塔爆破缺口进行优化设计，在爆破边沿开设2个简化的定向窗。在爆破区域仅对冷却塔人字柱底部和顶部进行布孔爆破，将爆破切口分为5个起爆区域采用分区分段的非电毫秒延期起爆技术。为了有效控制爆破危害效应，在冷却塔倒塌方向铺设缓冲土层及钢板进行双重防护有效地降低了塌落冲击振动，在爆破切口处采用密目网和土工格栅覆盖相结合的防护措施有效地控制了飞石，未对周围建(构)筑物造成损害。爆破效果表明：在爆破切口边沿开设2个简化的定向窗窗口，不仅减少了钻孔及相关工作量，降低了安全隐患和防护难度，而且提高了预处理部分的结构稳定性，防止爆破切口处下坐；通过对定向窗的简化设计，使得冷却塔在倾倒过程中发生扭曲充分解体，爆堆较为集中，触地振动较小，爆破效果良好。
2023年03期 v.40;No.169 129-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1239K] - 费鸿禄;张志强;包士杰;张广贝;
待拆除建筑物为框-筒结构，结构强度高，稳定性好，且位于建筑物和人口密集区，周边环境复杂。为确定合理的爆破拆除方案，提出“立体化渐变起爆”方法，即爆破缺口水平面和垂直平面的相邻爆破立柱炮孔延期时间差异化，实现空间上延时的一种起爆方式。然后利用ANSYS/LSDYNA有限元软件，对V形起爆、对称起爆和“立体化渐变起爆”三种不同起爆方式的爆破方案进行模拟分析，通过对比爆堆形态、爆堆范围和结构触地时能量变化等方面，最终确定了延期时间为0.50 s的立体化渐变起爆的爆破方案。结果表明：立体化渐变起爆与对称起爆相比，结构触地时动能降低50%,内能提高47%,与V形起爆相比，结构触地时动能降低36%,内能提高31%;采用立体化渐变起爆降低了结构的塌落触地振动，结构解体完全，减小了爆堆的范围；起爆方式相同，延期时间为0.50 s时的爆堆宽度和长度及结构的塌落触地振动均比0.25 s时小；数值模拟上部结构触地时刻为3.8 s,实际上部结构触地时刻为4.0 s,而最终爆堆形成均为6.0 s,数值模拟楼房的倒塌过程和爆堆范围与实际爆破效果基本吻合。
2023年03期 v.40;No.169 134-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1952K] - 杨允锴;武双章;高振儒;毛益明;杨陈山;
装药参数是影响近爆作用下钢筋混凝土构件毁伤效应的重要因素，研究不同装药参数对构件毁伤的影响规律，对改进战斗部设计、优化火力打击方案具有指导意义。采用长径比为5.5、装药质量为10 kg、轴线与柱轴线方向平行的圆柱形装药，在比例距离■处开展了钢筋混凝土单层排架结构厂房的支撑柱的近爆毁伤试验，并设置了球形装药的对比试验。试验结果表明：圆柱形装药的毁伤效果强于球形装药，试验数据验证了数值仿真模型的可靠性。以圆柱形装药的长径比、炸高、药量和作用距离为研究因素，为各因素分别确定3个水平，利用正交模拟试验法设计并获得9种不同装药参数工况下钢筋混凝土的爆炸毁伤仿真结果，分析得到了圆柱形装药参数对钢筋混凝土柱毁伤效应的影响规律：圆柱形装药的药量对毁伤程度影响最大，长径比的影响次之，炸高对毁伤程度的影响最小；当4.5≤L/D≤6.5时，装药长径比越大对构件的毁伤效应越大；当炸高分别为1/4、1/2和3/4柱高度时，装药在1/4柱高位置处爆炸对支撑柱的毁伤效果最佳。
2023年03期 v.40;No.169 143-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1667K] - 刘鑫;兰涛;秦广冲;李然;薛辰;李泽旭;
为研究山体、坝体等自然环境下不同地应力水平对爆炸应力波传播的影响，采用数值模拟技术对不同地应力条件下混凝土试件进行爆炸模拟试验。通过对混凝土试件边界处施加不同大小的应力，观察了在不同地应力下试件承受爆炸荷载后的破坏现象；通过改变模型单边地应力数值设置对照组，随后对不同模型施加相同爆炸荷载，得到了试件中各预设的4个测点的峰值应力及质点运动速度。借助试验中测点峰值应力与质点运动速度等爆炸波特征参数的变化，进而分析了不同地应力大小对爆炸应力波传播的影响。结果表明：地应力对爆炸应力波的影响主要表现为在高地应力水平下的“抑制传播”与低应力水平下的“促进传播”。爆炸过程中，爆炸应力波与地应力的叠加耦合增大了测点峰值应力强度，反之，高地应力抑制了介质颗粒的位移，从而降低了质点运动速度。研究从不同地应力水平对爆炸应力波的传播影响角度入手，创新性地分析了地应力对应力波的抑制作用，其结果可为深地下钻孔爆破过程中破坏区的预判，地下结构抗爆防护等方面提供一定的理论依据。
2023年03期 v.40;No.169 151-157+205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
- 王子一;吴桂义;罗畅;郑行行;
为探究多次爆破振动下陡边坡的动力响应规律及其稳定性，以内蒙古某露天矿山陡边坡为工程背景，采用现场监测、数值模拟、数学方法等对多次爆破载荷加载下陡边坡的位移、应力、最大剪切应变、安全系数变化规律及敏感性等进行分析。结果表明：振速数据拟合后，水平径向振速拟合度最高，三向振速拟合结果的相关系数均大于0.8,且该预测结果在爆破中近区相对误差较大，爆破远区相对误差较小；单次爆破工况下，水平方向上，炸药起爆后，位移迅速增大并向炮孔孔壁水平位置扩展，炮孔右侧位移在0.05 s时达到最大值，应力呈现由上至下逐渐增大的趋势且坡脚易形成应力集中现象，垂直方向上，炮孔附近位移最大，边坡整体应力分布呈现由坡面至边坡内部逐渐增大的趋势；边坡经多次爆破后，总体位移随爆破次数的增加而持续增长，水平应力总体趋势为随爆破次数的增加而逐渐增，垂直应力的峰值随爆破次数的增加总体呈震荡状态，加速度随每次爆破冲击的作用呈持续震荡的现象，且爆破结束后一段时间内加速度仍不为0,爆破能量完全消散需要较长的时间；多次爆破振动会在一定程度上持续降低边坡的安全系数，随着爆破试验次数增加，边坡安全系数的变化率逐步递增；利用安全系数—正交试验灰色关联耦合分析得出，各因素敏感性大小为：单响装药量(X_5)>总炸药量(X_6)>炮孔孔距(X_3)>爆距(X_2)>爆破振动时间(X_4)>炮孔数(X_1),表明在实际施工中，要控制单响装药量及总炸药量，以保证安全生产。
2023年03期 v.40;No.169 158-169+176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1940K] - 廖德华;张建球;扈世龙;唐梦君;
根据某航道水下钻孔爆破工程邻近高层建筑同一水平距离、不同竖向位置处底部、中部和顶部三个三向监测点开展的连续爆破振动监测结果，分析爆破振动速度、振动频率和振动能量高程效应三维空间规律，探究高层建筑爆破振动高程效应机理。分析结果表明：(1)爆破振动速度受“面波椭圆运动”、“能量衰减”和“鞭梢效应”共同作用，在高层建筑中的传播呈现出明显的三维空间效应，垂直向Z“面波椭圆运动”和“鞭梢效应”作用占主导，表现为明显的高程放大效应，而水平向X、切向Y“面波椭圆运动”和“能量衰减”作用占主导，表现为高程衰减效应；(2)爆破振动频率在高程建筑中的传播主要受墙体垂直距离影响，在水平向X、切向Y和垂直向Z三个方向均表现为高程衰减效应；(3)垂直向Z爆破振动能量分布从建筑底部、中部至顶部呈现明显的逐步高程放大效应，高频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程衰减效应，低频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程放大效应，而中部和顶部各频带能量比例高程效应不明显。研究结论对高层建筑的爆破振动控制具有借鉴意义。
2023年03期 v.40;No.169 170-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1255K] - 丁三毛;
爆破等动力扰动散射产生动应力集中是导致地下结构发生失稳破坏的重要因素。基于波函数展开法建立了平面P波入射下深埋管道的理论模型，引入傅里叶变换和Duhamel积分方法求解了深埋圆形输水管道周围的瞬态响应，分析了波长对瞬态响应的影响。考虑到地应力是深部结构失稳不可忽略的因素，而含初始应力的动力学方程无法有效解耦，因此借助LS-DYNA有限元软件建立数值模型，分析了初始应力作用下深埋管道的动力响应机制。研究结果表明：短波入射产生的压应力集中更大，长波入射导致的拉应力集中更大，沿入射方向极易出现拉应力集中。在初始应力的作用下，侧压系数越大，对动态应力集中响应的抑制作用愈发明显；另外，处于初始应力状态下的管道及周围岩体在受到动态冲击时，应力状态会发生较为剧烈的波动。这些研究现象揭示了地下管道的动态响应机制以及地应力环境产生的影响，对深部地下结构的抗震优化设计具有借鉴和指导意义。
2023年03期 v.40;No.169 177-183+198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1742K] - 闫鹏;张云鹏;田婕;王晗;
针对实测爆破振动信号存在噪声和CEEMDAN方法在去噪过程中容易造成信息缺失的问题，考虑聚类分析方法具有良好的数据处理能力，依据分解—聚类—重构的思想，提出了CEEMDAN-K-means算法的爆破振动信号去噪方法。首先，该方法通过CEEMDAN方法分解爆破振动信号获得不同数量级的IMF分量；然后，利用K-means聚类分析算法将IMF分量为五个不同类别并采用方差贡献率校核；最后，剔除高频噪声类别的IMF分量，获得重构的纯净爆破振动信号。以某露天矿爆破振动信号为例，采用信噪比和均方根误差指标，评价了CEEMDAN-K-means算法信号去噪性能。研究结果表明：与CEEMDAN方法和EMD-小波阈值方法相比，CEEMDAN-K-means信号去噪方法信噪比(20.06 dB)最大，分别提高了1.26 dB和7.7 dB,均方根误差(0.22×10~(-3))最小，说明该方法不仅具有良好的信号去噪效果，也具有较好的保真度。通过对比分析不同方法信号去噪效果可知，在有效保留真实信号成分的基础上，CEEMDAN-K-means方法可以有效去除实测爆破振动信号包含的高频成分，在爆破振动信号去噪领域具有实用性和有效性，为爆破振动信号去噪方法研究提供了新思路。
2023年03期 v.40;No.169 184-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1481K] - 周德政;李晓杰;王宇新;王健;闫鸿浩;王小红;
爆炸试验采集的冲击载荷测试信号总是叠加不同程度的噪声干扰，为了精确分析这些试验测试数据传递的爆炸冲击载荷变化规律，在真空爆炸容器内针对不同装药量和不同真空环境设计了四组爆炸冲击载荷测试实验，并将采集到的冲击载荷数据同时应用傅里叶滤波算法和中位值平均滤波算法处理处理分析。通过将两种滤波算法处理的冲击载荷P-t曲线与原始冲击载荷P-t曲线对比发现：傅里叶滤波算法是对信号的一种全局分析，可提取函数在整个频率轴上的频率信息，却不能反映信号在局部时间范围内的特征，虽然处理速度较快，但对于特征参数的保留误差较大，直接应用于爆炸冲击载荷测试信号的滤波处理的效果不太理想。中位值平均滤波算法处理的爆炸冲击载荷信号与原始冲击载荷时程曲线的契合度更高，能清晰地反映出爆炸容器内的冲击载荷随时间的变化细节，且提取的特征参数误差较小，展现出对于爆炸冲击载荷信号的处理分析更高的可靠性，可以为爆炸试验的深入研究提供更直观的参考。
2023年03期 v.40;No.169 191-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K] - 邹平;王亮;戴勇;张春阳;
爆破振动质点速度峰值(Peak particle velocity, PPV)是衡量爆破振动对周围环境和结构物造成的影响程度的重要指标。为提高爆破振动质点速度峰值预测的可靠性，提出了一种基于麻雀搜索算法(Sparrow search algorithm, SSA)优化极端梯度提升树(Extreme gradient boosting, XGBoost)的PPV预测模型，通过Matlab软件中的App Designer模块构建了相应的爆破振动预测系统。通过36组训练数据和5组测试数据，选取了最大单段炸药量、爆心距和测点至爆破工作面的高程差作为模型输入参数，对PPV进行了预测。结果表明，提出的SSA-XGBoost模型相较于GA-BPNN模型和BPNN模型具有更小的平均相对误差，泰勒图进一步证明了SSA-XGBoost具有更高的预测精度和更好的稳定性。
2023年03期 v.40;No.169 199-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K] - 吴礼军;王鑫尧;
为研究复杂环境下城区基坑开挖爆破振动预测及控制措施，依托现场爆破试验分析了质点峰值振速与主振频率的响应规律，基于以上两个因素提出了爆破振动预测方法。探讨了逐孔起爆与减振沟的降振效果，获得了减振沟的最佳降振范围，制定了爆破振动的控制措施。结果表明：在爆破振动预测方面，通过考虑实际最大单孔药量、实际总药量提出的质点峰值振速及主振频率预测公式实现了对爆破振动的综合预测，其预测值较仅以最大单孔药量的预测值更小，预测精度提高了3.2%。在爆破振动控制方面，现场实施的逐孔起爆与减振沟降振措施效果良好，爆破振动表现为低振速、高频率、短持时的特点。其中，减振沟的降振效果显著，综合考虑质点峰值振速、信号频带能量分布及瞬时输入能量的响应规律，在减振沟背爆侧1～6 m作用半径内降振效果最佳，1 m作用半径内的降振比率最高可达77.5%。对于类似工程，可借鉴爆破振动预测公式进行预先评估，当建筑物距离爆区≤10 m时，建议参考减振沟开挖规模实施降振措施。
2023年03期 v.40;No.169 206-211+235页 [查看摘要][在线阅读][下载 1549K] - 陈学华;柴豪;刘洋;周达;
为解决冲击地压矿井承载区段煤柱的冲击危险问题，以兴隆庄煤矿B4328工作面的实际开采情况为例，采用理论分析法在工作面掘进和回采期间对煤柱进行了稳定性力学分析，计算了合理煤柱宽度；建立了Phase2数值计算模型，得到该煤柱在不同采掘状态下的应力分布规律；根据应力集中程度在巷道两帮及底板实施大直径钻孔预卸压方案，同时制定了在工作面回采前运输顺槽支护的补强措施。研究结果表明：运顺掘出后巷道侧煤柱塑性区宽度为4.71 m,采空区侧塑性区宽度为14.45 m,认为煤柱仅受单侧的采动影响和掘巷应力重新分布影响，25 m煤柱处于相对稳定状态；同时模拟计算表明运顺开挖区域处于采空区支承压力峰值下降但数值仍较高的位置，且外帮冲击危险大于内帮，需要加强支护且对煤柱弹性核区域采取预卸压措施，由于承载区段煤柱在采掘期间受扰动较小，卸压后煤柱两侧将基本处于塑性状态，弹性区开始产生塑性变形，弹性能缓慢释放，冲击危险程度降低。冲击地压危险监测数据表明防冲效果较好，研究结论可为相似条件下较大尺寸的承载区段煤柱防冲问题提供理论与实践依据。
2023年03期 v.40;No.169 212-216+224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1252K] - 王燕;刘哲函;李健;邹士亚;王晓明;唐伟;南德;
水下爆炸当量和深度估计是全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)水声监测的一项重要任务。为有效估计海域内爆炸事件的当量和深度，在使用气泡脉动周期半经验公式的基础上，综合利用水下爆炸气泡脉动第一次、第二次周期比值与气泡半径、深度的关系信息，估计了近、远场的水下爆炸当量和深度，对不同当量、爆炸深度的近场水下爆炸分析结果为：100 g TNT、7 m爆炸深度条件下，估计当量均值约118 g、估计深度均值约7.96 m; 100 g TNT、25 m爆炸深度条件下，估计当量均值约76 g,估计深度均值约21.4 m; 1 kg TNT、50 m爆炸深度条件下，估计当量均值约1.23 kg、估计深度均值约44 m。上述分析结果表明：采用的联合估计方法对深度的估计要比对当量的估计更为准确。进一步分析可知：对于50 m爆炸深度、100 g TNT小当量的爆炸信号来说，该方法未能给出估计结果，这表明该方法估计水下爆炸当量是在爆炸深度上受限的。最后对IMS水声台站记录的远场水下爆炸事件进行了分析，其当量、深度估计结果与参考文献一致，这说明该方法同样适应于对远场爆炸信号的估计。
2023年03期 v.40;No.169 217-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1464K] - 沈晓乐;王伟;
水下爆炸冲击载荷通常包括冲击波载荷和气泡脉动载荷，冲击波和气泡载荷联合作用的结构整体损伤问题一直是舰船设计领域研究的热点。通常认为冲击波载荷对结构影响以局部损伤为主，而气泡脉动载荷对结构影响以整体损伤为主。水下爆炸载荷实际毁伤舰船的过程往往是两种载荷共同作用的结果，很难量化两种毁伤元素对舰船的毁伤贡献。为了研究两种载荷对舰船的毁伤效应，采用变截面箱型梁模拟水面舰船结构，对其在水下爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行试验研究。实验工况设计既考虑了距离对冲击波作用影响，也考虑了最大化气泡能作用的条件。结果表明受近场爆炸载荷作用，近水面箱型梁结构形成塑性铰，导致爆炸载荷传递到梁结构的能量主要转化为塑性铰的变形能。结构的动态应变响应从箱型梁中部到端部逐渐减小，且残余塑性变形主要发生在结构中部附近，箱型梁上表面采用的具有连续性大开口模式导致甲板边板及上部塑性变形较船体底部大。本文研究成果可对开展舰船设计提供一定的借鉴意义。
2023年03期 v.40;No.169 225-228+242页 [查看摘要][在线阅读][下载 1166K] - 吴亮;段卫东;蔡路军;周俊汝;蒋培;严鹏;
工程爆破教学中，拆除爆破构筑物建模周期长，单次实验费用消耗高，短期内无法重复实验。另外，实验本身瞬态不可逆，且危险性高，不利于近距离观察与学习。针对爆破拆除工程中实验教学的难点问题，从虚拟仿真教学实验的设计方案出发，建立了虚拟仿真教学实验平台系统。首先通过“倾倒方案选择”和“切口设计”两个环节的互动操作，让学习者掌握倾倒方案选择的依据以及爆破切口的设计方法，理解切口形状、导向窗与定向窗等爆破切口设计内容。根据烟囱倾倒的力学原理，分析切口设计要满足应力条件，熟悉受拉区、受压区以及中性轴知识，掌握切口截面应力极值的计算公式以及强度条件的应用；其次，通过“爆破参数设计”让学习者参与炸药单耗、炮孔参数及起爆网路的设计与连线，正确选择孔内外雷管段别；随后，学习者通过“安全校核”与“减震措施布置”两个环节的交互学习，掌握数据采集的步骤，学习安全校核的方法以及设置控制爆破负面效应的措施；最后，学习者进入“爆破现场”模块并亲身体会现场起爆操作过程，通过参与设计、组织施工中的每个步骤，并逐渐建立对爆破作业流程的认知。另外，实验系统对于每个模块都设置有知识介绍，便于学习者自主学习。虚拟仿真实验平台的建设不仅优化了教学方法，而且提高了教学质量，同时丰富了工程爆破实验教学特色与创新思路。
2023年03期 v.40;No.169 229-235页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K] - 张飞燕;刘柯含;韩颖;牛琛;
电子雷管是爆破工程领域目前采用的主要起爆方式，但因其具有高危险性和特殊管控要求，无法在课堂教学和实验教学中使用，亟待研发一种安全可靠且可重复使用的模拟器材。基于STC15单片机，设计与调试了教学用模拟电子雷管，借助3D打印技术，制作了模拟电子雷管，并成功应用于雷管检测和起爆网路模拟实验教学。研究表明：模拟电子雷管主要由电源电路、雷管模拟电路和PCB板构成，由雷管一端伸出一对引线连接电源，通过电源电路给单片机控制芯片、驱动电路及声光模拟器件供电，通电后单片机控制芯片可以按照写入的程序驱动声光模拟器件模拟电子雷管工作，从而实现了延期爆破时间可调节、爆破真实场景可模拟、内部结构可直观观测以及串并联稳定运行等功能；通过实验教学，让学生了解了电子雷管的结构和特性，掌握了雷管性能检测方法和起爆网络连接方法，充分调动了学习“爆破安全”课程的积极性，充分发挥了主观能动性，有效提高了实操能力，实验教学效果良好。
2023年03期 v.40;No.169 236-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K] 下载本期数据