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隧道掏槽爆破中起爆点位置对爆炸能量传输的影响作用及其比选研究

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中国公路学报 2022年第5期35卷 140-152页

作者：高启栋靳军王亚琼冷振东卢文波周海孝长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学陕西省公路桥梁与隧道重点实验室陕西西安710064 中国葛洲坝集团易普力股份有限公司重庆401121 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

为比较评价起爆点位置对隧道掏槽爆破效果的影响,分别基于一维等熵流爆轰理论和柱状药包爆炸应力场叠加模型,分析了柱状药包爆轰波传播的方向效应和时间效应,揭示了起爆位置对爆炸能量传输的影响作用机理;通过单孔爆破现场试验,对比分... 详细信息

为比较评价起爆点位置对隧道掏槽爆破效果的影响,分别基于一维等熵流爆轰理论和柱状药包爆炸应力场叠加模型,分析了柱状药包爆轰波传播的方向效应和时间效应,揭示了起爆位置对爆炸能量传输的影响作用机理;通过单孔爆破现场试验,对比分析了正向起爆、反向起爆和中点起爆等传统起爆方式下孔口岩体的破裂形态及地表爆破振动峰值,佐证了起爆位置对爆炸能量传输的影响作用规律;依次建立了普通单孔爆破和隧道掏槽爆破数值模型,模拟计算了正向起爆、反向起爆和中点起爆3种传统起爆方式下的炸药爆轰加载特征与爆破损伤演化规律,评价了传统起爆方式下掏槽爆破效果的优劣,并探讨了掏槽孔起爆方式的改进方案。研究结果表明:起爆位置的影响作用机理源于柱状药包爆轰波传播的方向效应和爆炸应力场叠加的时间效应,柱状药包起爆后爆轰产物和爆炸能量偏向于爆轰波传播的正向传输,其应力场也在爆轰波传播的正向叠加增强;试验结果显示,反向起爆时孔口岩体破裂与鼓包痕迹最为显著,中点起爆次之,而正向起爆最小;传统的反向起爆、正向起爆和中点起爆均有各自的利弊,反向起爆利于形成爆破漏斗,但易于造成根底,限制了掏槽爆破进尺,正向起爆虽有助于孔底岩体破碎,但容易在孔口形成大块,岩体抛掷效果也较差,中点起爆可兼顾孔口与孔底岩体的破碎,但孔中部岩体的破碎不充分,为此尝试提出了一种基于邻孔反向传爆的混合起爆方式,其结合了传统起爆方式的优点,且增强了邻孔之间的拉伸和剪切效应,岩体破碎较为均匀。

关键词：隧道工程掏槽爆破试验研究起爆点位置爆炸能量数值模拟

岩石爆破中孔内起爆位置对爆炸能量传输的调控作用研究

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岩土工程学报 2020年第11期42卷 2050-2058页

作者：高启栋卢文波冷振东王亚琼孙鹏昌陈明长安大学公路学院陕西西安710064 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072 长江水利委员会长江科学院湖北武汉430010 中国葛洲坝集团易普力股份有限公司重庆401121

从爆炸能量传输和爆炸应力场分布的角度,结合柱状药包爆破过程的数值模拟,揭示了起爆位置的影响作用机制,并开展了现场爆破试验研究,综合评价了上部、底部及中部3种传统起爆位置下爆炸能量的空间分布及爆破效果,设想了一种改进的孔内起... 详细信息

从爆炸能量传输和爆炸应力场分布的角度,结合柱状药包爆破过程的数值模拟,揭示了起爆位置的影响作用机制,并开展了现场爆破试验研究,综合评价了上部、底部及中部3种传统起爆位置下爆炸能量的空间分布及爆破效果,设想了一种改进的孔内起爆雷管布置方案。结果表明,起爆位置对传入炮孔周围岩体的爆炸能量具有一定的调控作用,爆炸能量偏向于爆轰波传播的正向传输,起爆雷管的位置决定着爆炸能量沿炮孔轴向的分布。在台阶爆破中,孔底起爆时,爆炸能量偏向于孔口传输,可形成较为理想的爆破漏斗,且能减轻对孔底岩体的损伤与扰动,但其易于形成根底或造成欠挖,而适当上调雷管位置,会使部分爆炸能量向孔底传输,有助于加强孔底岩体的破碎及减少根底。以往多推荐的孔底起爆并非总是最优选择,应根据不同的工程目的及现场情况,适时地调整起爆雷管的位置,以充分发挥其对爆炸能量传输的调控作用,从而实现对炸药能量的优化利用。

关键词：岩石爆破起爆位置爆炸能量传输调控作用

岩体中爆腔内压力脉动特征和爆炸能量分布的数值模拟

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岩土工程学报 2010年第8期32卷 1247-1252页

作者：田振农张乐文李世海山东大学土建与水利学院山东济南250016 中国科学院力学研究所北京100080

分析了对岩体中爆炸能量分布和爆腔内压力研究的现状,为进行这方面的研究,在块体离散元基础上独立开发了可变形多尺度计算模型和爆源模型,改进后的数值模型适合研究爆源近区的爆炸效应。通过该模型对岩体中爆腔内压力和爆炸能量分布进... 详细信息

分析了对岩体中爆炸能量分布和爆腔内压力研究的现状,为进行这方面的研究,在块体离散元基础上独立开发了可变形多尺度计算模型和爆源模型,改进后的数值模型适合研究爆源近区的爆炸效应。通过该模型对岩体中爆腔内压力和爆炸能量分布进行了数值模拟,分析了爆腔内压力脉动特征,指出爆源近区岩体结构性质对爆腔内压力脉动规律影响不大,爆腔内压力峰值与炸药量无关;结合热力学和弹性力学知识分析了不同条件下爆炸能量分布规律,研究了岩体破坏对爆炸能量分布的影响,给出了岩石断裂破坏消耗能量、变形能、用于抛掷的能量的比例。

关键词：岩体爆腔爆炸能量离散元

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不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率研究

爆炸与冲击 2021年第6期41卷 1-11页

作者：李桐陈明叶志伟卢文波魏东武汉大学水资源与水电工程科学国家重点试验室湖北武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点试验室湖北武汉430072

不耦合装药爆破可有效降低孔壁峰值压力,改善爆破效果。针对不同耦合介质爆破时爆炸能量的传递问题,考虑岩体应变率效应,理论分析了爆炸作用下岩体变形及破坏特征,得到不同耦合介质爆破时理论爆炸能量的传递效率,并结合数值模拟研究了... 详细信息

不耦合装药爆破可有效降低孔壁峰值压力,改善爆破效果。针对不同耦合介质爆破时爆炸能量的传递问题,考虑岩体应变率效应,理论分析了爆炸作用下岩体变形及破坏特征,得到不同耦合介质爆破时理论爆炸能量的传递效率,并结合数值模拟研究了岩体性质、炸药类别及不耦合装药系数对不同耦合介质爆破时爆炸能量传递效率差异的影响。研究结果表明,爆炸能量传递效率与耦合介质相关,装药结构相同时,水耦合爆破比空气耦合爆破爆炸能量传递效率高;不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率的差异受爆破岩体、炸药性质及不耦合装药系数等因素影响;装药系数相同耦合介质不同的爆破,岩体强度越高,不同耦合介质爆炸能量传递效率差别越大;岩体性质相同时,不同耦合介质爆破间能量传递效率差异随不耦合装药系数的增大而增大,对于乳化炸药在粉砂岩中的爆破,不耦合装药系数由1.28增至3.44时,水耦合爆破传递入周围岩体的能量由空气耦合爆破的1.45倍增至6.52倍。研究结果可对优化爆破设计、改善爆炸能量分布提供参考。

关键词：不耦合装药耦合介质爆炸能量传递效率岩体

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岩石中柱状装药爆炸能量分布

岩土力学 2006年第5期27卷 735-739页

作者：吴亮卢文波宗琦武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 安徽理工大学土木工程系淮南232001

岩石中装药爆炸产生的爆破能量可分为爆炸冲击波能量和爆生气体膨胀能量。对爆炸能量分布的理论分析有助于改善爆破效果,提高爆破质量。在柱状耦合装药情况下,分析了冲击波作用下岩石变形和破坏的特点、爆生气体对爆腔的扩腔作用,考虑... 详细信息

岩石中装药爆炸产生的爆破能量可分为爆炸冲击波能量和爆生气体膨胀能量。对爆炸能量分布的理论分析有助于改善爆破效果,提高爆破质量。在柱状耦合装药情况下,分析了冲击波作用下岩石变形和破坏的特点、爆生气体对爆腔的扩腔作用,考虑了在岩体的损伤情况下爆生气体对裂纹的驱裂作用。计算结果表明:埋深在临界深度以下时,岩石中柱状装药爆破冲击波做功消耗的能量约占爆炸总能量的40%,剩余爆生气体能量中用于扩腔和扩展主要裂隙的能量约占总能量的23%,剩余大约37%的能量中有小部分能量用于新增裂纹数目,而大部分损失掉了。

关键词：岩石爆破柱状装药爆炸能量冲击波

铝粉粒度和爆炸环境对含铝炸药爆炸能量的影响

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火炸药学报 2013年第6期36卷 24-27页

作者：冯晓军王晓峰李媛媛徐洪涛西安近代化学研究所陕西西安710065

采用恒温热量计测量了不同Al粉粒度的含铝炸药在不同爆炸环境下的爆炸能量.分析了铝粉粒度和爆炸环境对含铝炸药爆炸能量的影响规律.结果表明,随着铝粉含量的增加,含铝炸药在真空和1标准大气压空气环境下的爆炸能量逐渐增大.当铝粉的质... 详细信息

采用恒温热量计测量了不同Al粉粒度的含铝炸药在不同爆炸环境下的爆炸能量.分析了铝粉粒度和爆炸环境对含铝炸药爆炸能量的影响规律.结果表明,随着铝粉含量的增加,含铝炸药在真空和1标准大气压空气环境下的爆炸能量逐渐增大.当铝粉的质量分数达到30％时,随着铝粉含量的增加,含细颗粒铝粉炸药的爆炸能量迅速降低;而含粗颗粒铝粉炸药在铝粉质量分数达到35％后,爆炸能量仍有增大趋势.真空条件下,铝粉质量分数小于10％时,含细颗粒铝粉的炸药爆炸能量大于含粗颗粒铝粉的炸药.含铝炸药在1标准大气压空气中的爆炸能量大于真空中的爆炸能量,在铝粉质量分数小于30％时,能量增加量为11％～13％.

关键词：爆炸力学恒温热量计含铝炸药爆炸能量铝粉爆炸环境

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含铝炸药爆炸能量预估

含能材料 2012年第6期20卷 770-774页

作者：常艳张奇北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为了预估含铝炸药爆炸能量,分析了非理想爆轰能量预测模型,利用matlab软件、迭代计算方法、平衡常数方法和数值逼近原理编制了数值计算软件。利用本软件计算了常用含铝炸药H-6、HBX-1、Alex 20、Alex 32、Tritonal及Torpex的C-J爆压、C-... 详细信息

为了预估含铝炸药爆炸能量,分析了非理想爆轰能量预测模型,利用matlab软件、迭代计算方法、平衡常数方法和数值逼近原理编制了数值计算软件。利用本软件计算了常用含铝炸药H-6、HBX-1、Alex 20、Alex 32、Tritonal及Torpex的C-J爆压、C-J爆速等相关参数,与已有实验值吻合较好。计算结果表明,利用本软件所计算的爆温和爆热结果与以往经验公式计算结果吻合较好,爆热的相对误差小于8%,故适合于含铝炸药的能量预测。

关键词：爆炸力学安全科学及技术非理想爆轰含铝炸药爆炸能量

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炸药爆炸能量的水中测试与分析

火炸药学报 2008年第4期31卷 1-5页

作者：史锐徐更光刘德润秦健北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

介绍了炸药爆炸能量的水中测试方法,对TNT和3种新设计的含铝炸药进行了水中爆炸的实验研究,比较了各炸药的爆炸性能。结果表明,发现冲击波峰值超压、冲量和冲击波能流密度等参数较好地符合爆炸相似律,得到了新配方各参数的爆炸相似律系... 详细信息

介绍了炸药爆炸能量的水中测试方法,对TNT和3种新设计的含铝炸药进行了水中爆炸的实验研究,比较了各炸药的爆炸性能。结果表明,发现冲击波峰值超压、冲量和冲击波能流密度等参数较好地符合爆炸相似律,得到了新配方各参数的爆炸相似律系数。计算了炸药的冲击波能和气泡能,并提出了计算爆炸总能量的方法。把实验测得的炸药的总能量与KHTR程序计算的爆热进行对比,二者符合得较好,说明了KHTR程序可用。

关键词：爆炸力学水中爆炸含铝炸药爆炸能量冲击波能气泡能

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微米级玉米粉尘爆炸能量传播数学模型研究

数学的实践与认识 2020年第10期50卷 144-149页

作者：刘天奇沈阳航空航天大学安全工程学院辽宁沈阳110136

为探讨微米级玉米粉尘爆炸能量随时间、空间变化规律,基于量纲分析"π定理"构建微米级玉米粉尘爆炸能量传播数学模型.研究表明:通过选取与爆炸火焰相关的基本量纲与导出量纲,提出了表征爆炸强度的"玉米粉尘爆炸能量系数",构建了微米级... 详细信息

为探讨微米级玉米粉尘爆炸能量随时间、空间变化规律,基于量纲分析"π定理"构建微米级玉米粉尘爆炸能量传播数学模型.研究表明:通过选取与爆炸火焰相关的基本量纲与导出量纲,提出了表征爆炸强度的"玉米粉尘爆炸能量系数",构建了微米级玉米粉尘爆炸能量传播数学模型.采用水平管道粉尘爆炸实验装置,测得不同时刻微米级玉米粉尘爆炸火焰传播距离,推算出水平管道空间内"玉米粉尘爆炸能量系数"为0.143.通过模型参数关系合理性检验、模型参数幂指关系检验及导出量纲选取完备性检验,验证了模型的科学合理性.微米级玉米粉尘爆炸能量传播数学模型的建立不仅为粉尘爆炸强度特性研究提供了理论基础,也对玉米粉尘爆炸事故危险等级评估具有重要意义.

关键词：玉米粉尘爆炸能量量纲分析火焰传播