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隧道掘进爆破载荷作用下埋地管道的振动峰值速度预测研究

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中国安全生产科学技术 2021年第5期17卷 123-129页

作者：梁瑞胡才智周文海朱冕兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

为研究隧道掘进爆破过程中地震效应对邻近埋地管道安全性的影响,建立平行于隧道的埋地管道数值模型,将管道视为薄壳圆柱体,定义管道在动载荷作用下的塑性破坏准则,并利用无量纲分析法构建管道表面质点的振动速度关于振动频率与爆破持续... 详细信息

为研究隧道掘进爆破过程中地震效应对邻近埋地管道安全性的影响,建立平行于隧道的埋地管道数值模型,将管道视为薄壳圆柱体,定义管道在动载荷作用下的塑性破坏准则,并利用无量纲分析法构建管道表面质点的振动速度关于振动频率与爆破持续时间的数学模型,从而研究埋地管道受震特性。结果表明:隧道掘进爆破作业下成洞侧的管道应力峰值低于非成洞侧的管道应力峰值,爆炸载荷下邻近埋地管道表面最大振动速度位于爆源与管道表面最近点处,在该点两侧45度范围内为管道易受损位置。将预测公式计算所得振速峰值与数值模型提取的振速峰值进行比较,得出二者的平均误差约为17.7%。

关键词：地下掘进爆破无量纲分析数值模型埋地管道振动速度峰值应力峰值

爆破作用下拱顶衬砌脱空对隧道结构安全的影响分析

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第10期44卷 4214-4220页

作者：刘敦文杨光彭怀德中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

在对某隧道衬砌病害检测的基础上,研究该隧道衬砌在拱顶背后有脱空缺陷的情况下受邻近隧道爆破施工振动的影响。根据工程实况,运用ANSYS/LS-DYNA软件建立三维模型,模拟分析衬砌拱顶脱空高度分别为0,10,50和100 cm 4种工况下,隧道脱空区... 详细信息

在对某隧道衬砌病害检测的基础上,研究该隧道衬砌在拱顶背后有脱空缺陷的情况下受邻近隧道爆破施工振动的影响。根据工程实况,运用ANSYS/LS-DYNA软件建立三维模型,模拟分析衬砌拱顶脱空高度分别为0,10,50和100 cm 4种工况下,隧道脱空区域和衬砌结构上质点振动速度峰值及主应力的分布特征。模拟分析结果表明:衬砌拱顶脱空的存在能减弱空洞周边质点在X方向上的振动速度峰值,增大Y方向的振动速度峰值;脱空区域质点Y方向上振动速度峰值比X方向的振动速度峰值变化大;衬砌拱顶脱空明显影响衬砌拱顶及迎爆侧拱肩的振动速度峰值和最大主应力的分布变化。当衬砌拱顶脱空高度达到某一特定值(如50 cm)时,对既有隧道衬砌结构的动力响应影响达到最大程度。

关键词：爆破荷载拱顶脱空数值模拟振动速度峰值最大主应力

一维轴对称杆件爆源模型及其在台阶爆破模拟中的应用

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爆炸与冲击 2022年第11期42卷 143-153页

作者：朱心广冯春王心泉程鹏达高圣元中国科学院力学研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 煤炭科学研究总院北京100013

为了解决在实体炮孔建模时需要加密网格、计算量大等问题,提出了一种一维轴对称爆源模型:利用一维线状杆件表述炮孔及炸药,实体单元表述周围岩体,通过杆件节点与实体单元的拓扑关系,将杆件节点上的爆生气体压力施加至周围实体单元上,并... 详细信息

为了解决在实体炮孔建模时需要加密网格、计算量大等问题,提出了一种一维轴对称爆源模型:利用一维线状杆件表述炮孔及炸药,实体单元表述周围岩体,通过杆件节点与实体单元的拓扑关系,将杆件节点上的爆生气体压力施加至周围实体单元上,并根据实体单元的体应变计算出杆件节点处的横截面变化情况,从而实现模拟炸药与周围岩体的相互作用。通过与实体炮孔模型的数值对比分析,发现压力衰减指数为1.25时,一维轴对称爆源模型获得的径向质点峰值振动速度(peak particle velocity,PPV)衰减规律及振动速度时程曲线与实体炮孔模型基本一致,证明了该模型在模拟爆破问题中的精确性。针对混凝土块动态爆破破坏特性的研究,通过与文献对比分析,进一步验证了该模型的正确性。为验证该一维轴对称爆源模型在台阶爆破模拟中的应用,以鞍钢露天铁矿台阶爆破开采为研究对象,建立了5排50炮孔三维台阶爆破概化模型,模拟了爆区内露天边坡的损伤破坏状态。数值计算结果表明,爆区内拉伸破坏为主,并且除了离爆源较近的第一个测点外,其余测点处的振动速度峰值大小及其随距离的变化规律与现场实测数据基本一致,证明了所提爆源模型在三维台阶爆破远场模拟的可行性。

关键词：杆件爆源模型台阶爆破连续-非连续单元法振动速度峰值数值模拟

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多轴多级离心式压缩机基础动力特性分析

武汉大学学报（工学版） 2021年第S02期54卷 130-134页

作者：王晓海黄小玲中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211102

以国内首座非补燃式压缩空气储能商业电站为背景,在对该工程低/高压压缩机转子布置、动扰力取值和振动评价标准进行详细讨论的基础上,采用大型有限元软件ANSYS建立框架柱-顶板一体化有限元模型,并对压缩机基础进行自振模态分析获取基础... 详细信息

以国内首座非补燃式压缩空气储能商业电站为背景,在对该工程低/高压压缩机转子布置、动扰力取值和振动评价标准进行详细讨论的基础上,采用大型有限元软件ANSYS建立框架柱-顶板一体化有限元模型,并对压缩机基础进行自振模态分析获取基础自振特性参数,通过强迫振动计算获取不同转速下压缩机基础顶面控制点处振动速度幅频曲线,得出一定的有益结论供同类工程参考。

关键词：离心式压缩机动力特性强迫振动振动速度峰值

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隧道爆破开挖施工对古建筑振动速度的影响

建筑结构 2019年第10期49卷 26-29页

作者：朱利明吴志强邢世玲苗宁宁南京工业大学交通运输工程学院南京210000

以南京古建筑鼓楼为研究对象,结合南京地铁四号线隧道施工方案,采用ANSYS通用有限元软件建立分析模型,模拟计算隧道爆破开挖施工引起的鼓楼振动情况,并用试验验证了数值分析方法的可行性和可靠性。分析结果表明:振动波在鼓楼城阙中传播... 详细信息

以南京古建筑鼓楼为研究对象,结合南京地铁四号线隧道施工方案,采用ANSYS通用有限元软件建立分析模型,模拟计算隧道爆破开挖施工引起的鼓楼振动情况,并用试验验证了数值分析方法的可行性和可靠性。分析结果表明:振动波在鼓楼城阙中传播以高频为主,在碑楼以低频为主;测点振动速度峰值随药量和进尺的增大而逐渐递增,随爆源距的增加而逐渐减小;高度放大效应让部分测点振动速度峰值随爆源距的增大出现增大现象;鼓楼爆破施工药量宜控制在60g以内,进尺宜采用0.5m,并采取微差爆破技术减小振动效应。

关键词：爆破振动古建筑振动速度峰值数值模拟

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特种贮存库最小安全间距确定研究

特种贮存库最小安全间距确定研究

作者：陆伟西安理工大学

学位级别：硕士

地下储存库爆炸时,会引起以下三个方面的问题:(1)本库爆炸后引起的对相邻硐库的振动破坏影响;(2)本库炸后引起的冲击波破坏影响;(3)本库炸后的殉爆安全距离。这三个方面的因素决定了地下储库各相邻硐室之间的最小安全距离,对以上三方面... 详细信息

地下储存库爆炸时,会引起以下三个方面的问题:(1)本库爆炸后引起的对相邻硐库的振动破坏影响;(2)本库炸后引起的冲击波破坏影响;(3)本库炸后的殉爆安全距离。这三个方面的因素决定了地下储库各相邻硐室之间的最小安全距离,对以上三方面的分析,确定最小距离即为两硐室的安全距离。本文运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法,首先从围岩级别、硐室埋深、炸药当量影响因素对相邻地下储存硐室在无衬砌支护和衬砌支护情况下爆炸后的爆破振动规律和最小安全间距进行了研究。根据允许安全振动速度确定相邻地下储存硐室爆炸的最小安全间距,并为Visual basic开发爆炸的最小安全间距提供数据库。利用Visual basic集成开发环境,编写程序代码,开发相邻地下储存硐室爆炸的最小安全间距预测平台,并将该平台进行可视化显示,最后结合实际工程案例来验证该平台的可靠性。本文主要研究成果如下:(1)随着岩性变差,相邻地下储存硐室在无衬砌支护和衬砌支护情况下爆炸,地下储存硐室迎爆侧中墙节点合振动速度峰值呈幂函数形式减小,且减小速率逐渐减小;地下储存硐室爆炸的最小安全间距随弹性模量增大呈幂函数形式增大,但减小速率逐渐减小。(2)随着硐室埋深增加,相邻地下储存硐室在无衬砌支护和衬砌支护情况下爆炸,地下储存硐室迎爆侧中墙节点合振动速度峰值逐渐增大,但增加振幅很小;塑性区面积随硐室埋深增加而增加,硐室埋深越大,地下储存硐室爆破最小安全间距越大;地下储存硐室爆炸的最小安全间距随硐室埋深增大呈指数函数形式增大,且增加速率逐渐增加。(3)随着炸药当量增大,相邻地下储存硐室在无衬砌支护和衬砌支护情况下爆炸,地下储存硐室迎爆侧中墙节点合振动速度峰值逐渐增大,且增加振幅很大;地下储存硐室未支护下，地下储存硐室爆炸的最小安全间距随炸药当量增大呈幂函数形式增大,且增加速率逐渐增加;地下储存硐室衬砌支护下,地下储存硐室爆炸的最小安全间距随炸药当量增大呈指数函数形式增大,且增加速率逐渐增加。(4)为探究围岩级别、硐室埋深、炸药当量影响因素对相邻地下储存硐室在无衬砌支护和衬砌支护情况下爆炸的最小安全间距,利用数值模拟方法分析不同围岩级别(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级)、硐室埋深(100m、200m、300m、400m)、炸药当量(5t、10t、15t、20t)在无衬砌支护以及衬砌支护情况下组合的96种工况,根据允许安全合振动速度峰值与数值模拟得到的各节点合振动速读峰值进行比较,确定各种工况下相邻地下储存硐室爆炸的最小安全间距。(5)将数值模拟得到的相邻地下储存硐室爆炸的最小安全间距作为Visual basic开发爆炸的最小安全间距数据库,使用Visual basic集成开发环境,编写程序代码,开发相邻地下储存硐室爆炸的最小安全间距预测平台,将相邻地下储存硐室爆炸的最小安全间距预测平台可视化,并应用于实际工程中。预测结果与实际结果相差不超过10%,故验证了平台的可靠性。该平台以其较高的预测准度、快速的计算以及简便的操作,为相邻地下储存硐室爆炸的快速计算提供技术支持。

关键词：地下储存库爆炸围岩振动速度峰值安全间距

仙女岩隧道出口下穿油气管道降振控制爆破技术研究

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仙女岩隧道出口下穿油气管道降振控制爆破技术研究

作者：江鸿西南交通大学

学位级别：硕士

仙女岩隧道出口段附近有4条埋地输油(气)管道,并且穿越中广线输气管道。在隧道掘进爆破施工过程中,爆破产生的地震效应必会对附近管道,尤其是正上方输气管道造成损伤,甚至破坏。所以,下穿管道的隧道工程掘进爆破技术的研究对现场施工具... 详细信息

仙女岩隧道出口段附近有4条埋地输油(气)管道,并且穿越中广线输气管道。在隧道掘进爆破施工过程中,爆破产生的地震效应必会对附近管道,尤其是正上方输气管道造成损伤,甚至破坏。所以,下穿管道的隧道工程掘进爆破技术的研究对现场施工具有巨大意义,同时,进一步的丰富了爆破降振设计理论。本文以上述工程为背景,通过现场爆破试验测得管道上方地表处的振动强度,对其的进行分析发现,其并不符合萨道夫斯基公式。在对爆破振动影响因素以及隧道掘进爆破技术研究的基础上,提出了孔内分段装药的掏槽爆破降振技术方案,并通过有限元软件进行了掏槽孔连续装药和分段装药数值模拟。模拟结果表明掏槽孔分段装药相比于连续装药具有明显的降振效果,掌子面地表处水平X方向最大峰值振动速度的降低约44%,垂直Y方向最大峰值振动速度降低约44.3%,隧道轴线Z方向最大峰值振动速度降低约32.9%;掏槽孔分段装药爆破产生的两段波形在传播过程中出现波形叠加,最大峰值振动速度位置后移,其衰减成波动形式变化。另外,在掏槽孔分段装药的情况下,管道—土体接触处管道和土体的振动情况具有很大的差别,管道的振动速度和频率均大土体,其顶部最大峰值振动速度约为土体的1.21倍,中部最大峰值振动速度约为1.41倍,底部最大峰值振动速度约为1.39倍;同一时刻管道的Von-Mises应力的最大值出现在管道顶部,并且不同时刻的Von-Mises应力分布规律并不一样。结合现场施工情况,以数值模拟结果为基础,对仙女岩隧道进行上台阶掏槽孔分段装药爆破设计。在现场进行爆破设计方案的试验应用,管道正上方地表处的最大峰值振动速度为0.907 cm/s,在安全允许标准范围内,同时具有工程经济效益。以仙女岩隧道为背景,研究了掏槽孔不同分段装药参数的爆破振动情况。在药量相同的情况下,外侧装药小于内侧装药更有利于降低爆破振动;在距爆源较远处的振动峰值受到内装药量的影响。

关键词：管道振动速度峰值掏槽孔分段装药掘进爆破降振控爆技术