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气泡帷幕对水下爆炸冲击波的衰减研究

爆破 2024年第2期41卷 212-222页

作者：杜明燃王天照梁进陆少锋李基锐王尹军陈宇航陈智凡安徽理工大学化学工程学院淮南232001 广西新港湾工程有限公司南宁530200 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心南宁530200 矿冶科技集团有限公司北京100160

水下爆炸产生的冲击波对周围环境有巨大的破坏作用,采取气泡帷幕防护对爆破区域保护意义重大。为研究气泡帷幕层数对水下爆炸冲击波的衰减作用,使用Autodyn有限元软件建立了自由水域和不同层数气泡帷幕的水下爆炸模型,并对数值模型进行... 详细信息

水下爆炸产生的冲击波对周围环境有巨大的破坏作用,采取气泡帷幕防护对爆破区域保护意义重大。为研究气泡帷幕层数对水下爆炸冲击波的衰减作用,使用Autodyn有限元软件建立了自由水域和不同层数气泡帷幕的水下爆炸模型,并对数值模型进行试验验证,拟合出了冲击波峰值超压的公式,并对比分析了不同气泡帷幕层数对水中冲击波衰减效果的影响。研究结果表明:气泡帷幕能明显削弱水下爆炸冲击波的峰值超压,1层气泡帷幕衰减比例可以达到83%以上,随着气泡帷幕层数的增加,对水下冲击波的衰减可以达到94%以上,2层气泡帷幕时气泡帷幕背爆面距爆心12 m处峰值超压比1层减少了61.94%,3层气泡帷幕时,背爆面距爆心12 m处比2层气泡帷幕时减少11.38%,4层气泡帷幕时气泡帷幕背爆面距爆心12 m处峰值超压仅比3层减少了6.42%,气泡帷幕可以明显地削弱水中冲击波。此外,较少的气泡帷幕层数可以明显衰减水下爆炸冲击波,但是随着气泡帷幕层数的增加,衰减效果越来越不明显。

关键词：水下爆炸气泡帷幕衰减数值模拟峰值压力

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水下钻孔爆破水不耦合装药的减振效应研究

中国矿业 2024年第8期33卷 192-200页

作者：农志祥叶风明陈永佳张政梁云王尹军广西新港湾工程有限公司广西南宁530200 广西新港湾水下爆炸技术与应用广西院士工作站广西南宁530200 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心广西南宁530200 北京北矿亿博科技有限责任公司北京100160

为了研究水不耦合装药爆破在水下爆破中的减振效应,以减少对邻近建筑物等被保护对象的危害,分别采用理论推导和现场试验方法,研究了水不耦合装药爆破振动的衰减规律。在理论推导中,根据牛顿第三定律、介质连续条件和波的动量守恒定律,... 详细信息

为了研究水不耦合装药爆破在水下爆破中的减振效应,以减少对邻近建筑物等被保护对象的危害,分别采用理论推导和现场试验方法,研究了水不耦合装药爆破振动的衰减规律。在理论推导中,根据牛顿第三定律、介质连续条件和波的动量守恒定律,通过计算波阻抗比,分别推导了水不耦合装药爆破和耦合装药爆破两种情况下,炸药爆炸冲击波在水体和岩体之间反射、透射之后的质点振动速度,得出水不耦合装药爆破爆炸冲击波传入岩体内的质点振动速度衰减率。计算结果表明,水不耦合装药爆破炸药爆炸冲击波经水体传入岩体后,岩体质点振动速度仅为炸药质点振动速度的3.8%;与耦合装药爆破相比,岩石质点振动速度减少93.10%。现场实验结果表明,综合采取水不耦合装药、逐孔起爆、精确限定单孔装药量和一次起爆最大装药量,以及其他减震措施,基于实测的爆破振动数据,动态优化调整爆破参数,减少了爆破振动和水中冲击波对被保护物的危害,保障了爆破质量和工程进度。无论是理论推导还是现场试验,均表明水不耦合装药爆破在水下爆破中具有明显的减振作用,计算得出的质点振动速度衰减率具有理论指导意义,而在现场试验获得的实际效果,为水下爆破工程的振动控制,提供了实践经验和借鉴,并形成了一套水下钻孔水不耦合装药爆破技术施工工艺。

关键词：水下钻孔爆破水不耦合装药复杂工况爆破振动减振效应

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多层气泡帷幕对水下爆炸防护能力的研究

工程爆破 2024年第3期30卷 136-142页

作者：农志祥吴红波王尹军李基锐马成帅叶风明徐君广西新港湾工程有限公司南宁530200 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心南宁530200 广西新港湾水下爆炸技术与应用广西院士工作站南宁530200 安徽理工大学化工与爆破学院安徽淮南232000 矿冶科技集团有限公司北京100160

为了探究多层气泡帷幕对水下爆炸的防护能力,设计层数为1、2、3不同层数的气泡帷幕,结合气流量的变化,分析层数的改变对冲击波衰减能力及对周围地表振动速度的影响。实验条件下,总气流量小于40 L/min,单层气泡帷幕相对于其他层数的气幕... 详细信息

为了探究多层气泡帷幕对水下爆炸的防护能力,设计层数为1、2、3不同层数的气泡帷幕,结合气流量的变化,分析层数的改变对冲击波衰减能力及对周围地表振动速度的影响。实验条件下,总气流量小于40 L/min,单层气泡帷幕相对于其他层数的气幕有着更好的削弱冲击波峰值压力效果;总气流量在40~50 L/min之间,3种不同层数的气泡帷幕防护效果近乎相同,消波能力约75%;总气流量大于50 L/min时,多层气泡帷幕的防护效果逐渐优于单层气泡帷幕,且层数越多,气泡帷幕的消波能力越强。同气流量下,气泡帷幕的层数越多,到达目标区域的冲击波比冲量越小,对周围的破坏能力越低。爆破近点地面的垂向主振频率集中在17 Hz附近,垂向振动速度远大于其他方向的振动速度,且都会随着气流量的增大而逐渐降低。在低气流量下,单层气幕有着更好的振速衰减效果,随着气流量的上升,气泡帷幕层数越多,对振动速度衰减能力越强。

关键词：气泡帷幕冲击波气流量消波能力振动速度

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内河航道工程中水下钻爆施工技术分析

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第2期 0019-0022页

作者：李芸锋广西壮族自治区南宁航道养护中心广西南宁533000

近些年,为了促进国家经济发展,我国的水运工程得到了较好的发展。就我国的水环境特点来说,内河航道受到的关注度较高,从而使得该工程的建设标准大为提高。为此,下文以具体航道整治工程为背景,结合该工程所在地施工环境,对水下钻爆施工... 详细信息

近些年,为了促进国家经济发展,我国的水运工程得到了较好的发展。就我国的水环境特点来说,内河航道受到的关注度较高,从而使得该工程的建设标准大为提高。为此,下文以具体航道整治工程为背景,结合该工程所在地施工环境,对水下钻爆施工技术的应用流程和应用要点展开了分析研究,说明了水下钻爆施工时,结合实际情况设计合理的施工技术方案,确定施工机械设备和各项工艺参数,以及如何规范进行钻孔、装药、起爆等施工工序。希望能通过合理运用水下钻爆施工技术来确保内河航道工程质量,避免内河航道出现断流或者停航等问题,以实现内河航道工程综合效益的最大化。

关键词：内河航道水下钻爆施工技术

广西贺州市典型矿区周边耕层土壤Cd通量特征

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环境科学 2024年第3期45卷 1739-1748页

作者：杨烨宇李程杨忠芳张起钻邹胜章宋淑娥蔡贺清中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室桂林541004 广西岩溶资源环境工程技术研究中心桂林541004 自然资源部南方石山地区矿山地质环境修复工程技术创新中心南宁530022 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质调查局天津地质调查中心天津300170 辽宁省地质矿产研究院有限责任公司沈阳110032 广西壮族自治区矿产资源储量评审中心南宁530028

广西是我国西南部典型的地质高背景区,碳酸盐岩、黑色岩系、基性-超基性岩体与金属矿床(矿化体)强烈的风化成壤作用,使土壤重金属镉(Cd)含量高于全国其他地区.为了查明在地质高背景区矿业活动对耕层土壤环境质量的影响程度,在广西贺州... 详细信息

广西是我国西南部典型的地质高背景区,碳酸盐岩、黑色岩系、基性-超基性岩体与金属矿床(矿化体)强烈的风化成壤作用,使土壤重金属镉(Cd)含量高于全国其他地区.为了查明在地质高背景区矿业活动对耕层土壤环境质量的影响程度,在广西贺州市选取矿业活动影响区和对照区为研究区,系统开展了耕层土壤Cd输送途径及输送通量密度的对比研究.结果表明,在矿区和对照区耕层土壤中,Cd大气干湿沉降通量密度平均值分别为1.87 g·(hm^(2)·a)^(-1)和1.52 g·(hm^(2)·a)^(-1),分别占总输入通量密度的61.5%和60.3%,施肥和灌溉输入土壤Cd通量密度较低;Cd的输出途径均以地表水下渗为主,分别占总输出通量密度的75.4%和86.6%,农作物收割输出通量密度矿区高于对照区,且矿区内种植的水稻籽实Cd含量超标率更高,玉米籽实则未超标.整体上,矿区与对照区土壤Cd净输送通量密度分别为-3.05 g·(hm^(2)·a)^(-1)和-4.05 g·(hm^(2)·a)^(-1),表现为土壤Cd淋失状态,但大气干湿沉降输入通量密度高值点和水稻籽实Cd含量超标点均主要分布在矿区周围,有可能对当地居民健康造成潜在威胁,因此建议通过监控和种植结构调整对该区域Cd污染土壤进行治理.

关键词：年净通量镉(Cd)积累耕层土壤矿区广西贺州

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基于正交试验法的气泡帷幕削波特性研究

高压物理学报 2023年第6期37卷 192-202页

作者：杜明燃陈宇航陆少锋梁进李基锐王尹军王天照陈智凡安徽理工大学化学工程学院安徽淮南232001 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心广西南宁530200 广西新港湾工程有限公司广西南宁530200 矿冶科技集团有限公司北京100160

气泡帷幕削波技术的影响因素众多。为了得到气泡帷幕在实际工程应用中的最佳组合方案,利用AUTODYN软件设计3因素3水平正交试验,以冲击波峰值压力的平均削减率作为评价指标,研究了气泡帷幕层数、气泡帷幕爆心距和药包深度对气泡帷幕削波... 详细信息

气泡帷幕削波技术的影响因素众多。为了得到气泡帷幕在实际工程应用中的最佳组合方案,利用AUTODYN软件设计3因素3水平正交试验,以冲击波峰值压力的平均削减率作为评价指标,研究了气泡帷幕层数、气泡帷幕爆心距和药包深度对气泡帷幕削波效果的影响和敏感性。结果表明:气泡帷幕的削波能力存在极大值,此后继续增加气泡帷幕层数反而会出现负效应;气泡帷幕层数对气泡帷幕削波效应的影响最大,药包深度次之,气泡帷幕爆心距的影响最小;气泡帷幕爆心距越小,药包深度越大,气泡帷幕的削波效果越好;气泡帷幕层数为2层,气泡帷幕爆心距为1 m,药包深度为10.5 m时,削波效果最好。

关键词：水下爆炸气泡帷幕正交试验峰值压力敏感性

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组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

科学技术与工程 2023年第17期23卷 7520-7526页

作者：范怀斌陆少锋程扬帆覃才勇刁约广西新港湾工程有限公司南宁530200 广西新港湾汪旭光院士工作站南宁530200 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心南宁530200 安徽理工大学化学工程学院淮南232001 广西大学资源与环境学院南宁530004

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕... 详细信息

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块,模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4 m使用300 g乳化炸药作为爆源,距试验药包半径3 m布置水击波测点及半径9 m处布置鱼类网箱进行测试,试验结果表明,冲击波综合衰减率为97.72%~98.29%,满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。

关键词：帷幕阻波帘 Zamyshlyayev 冲击波气泡脉动 ANSYS LS-DYNA

基于ANSYS LS-DYNA水下爆破阻波帘的设计与研究

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爆破 2023年第2期40卷 139-144页

作者：范怀斌陆少锋莫崇勋汪旭光刁约胡英国广西新港湾工程有限公司南宁530200 广西新港湾汪旭光院士工作站南宁530200 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心南宁530200 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学资源与环境学院南宁530004 长江水利委员会长江科学院武汉430010

水下爆破试验危险性大、成本高,在实验室进行相关试验项目对设备和场地的要求非常严格,每次试验都要按照相关程序进行审批。针对目前爆破试验程序繁琐及等待周期长等现状,以水下爆破防护为研究对象,应用碰撞振动仿真技术设计水下爆破阻... 详细信息

水下爆破试验危险性大、成本高,在实验室进行相关试验项目对设备和场地的要求非常严格,每次试验都要按照相关程序进行审批。针对目前爆破试验程序繁琐及等待周期长等现状,以水下爆破防护为研究对象,应用碰撞振动仿真技术设计水下爆破阻波帘,使设计的产品在尽可能少的水下试验次数下达到满意的效果。采用ANSYS LS-DYNA模块,使用不同材料做成的阻波帘进行防护仿真。在距爆炸点5 m,压强为7.5 MPa的位置进行数据采集,对比分析帆布阻波帘与其他5种不同材料的阻波帘的爆轰波减小系数。仿真结果表明,阻波性能从高到低排序为:空气泡、多孔铝板、汽车轮胎、泡沫塑料、石棉布。其中空气泡的阻波帘,在1 kg TNT当量工况条件下,距爆炸点5 m,压强为0.22 MPa处,压强降低率达到97%,防护效果最好。

关键词： ANSYS LS-DYNA 水下爆破阻波帘仿真技术

CO_(2)气爆水击波与地震波效应试验研究

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爆破 2023年第4期40卷 154-160页

作者：范怀斌陆少锋莫崇勋覃才勇刁约杨超广西新港湾工程有限公司南宁530200 广西新港湾汪旭光院士工作站南宁530200 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心南宁530200 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学资源与环境学院南宁530004 桂林理工大学材料科学与工程学院桂林541004

在航道疏浚工程中对高于设计水底标高的水下礁石,多采用水下钻爆清礁工艺。而水下岩层通过钻爆清挖后仍有部分岩石未能完全清除并残留不规则,不稳定的水下浅点。实际施工中经常采用乳化炸药水下钻孔爆破或裸露爆破法清除这类孤石,裸爆... 详细信息

在航道疏浚工程中对高于设计水底标高的水下礁石,多采用水下钻爆清礁工艺。而水下岩层通过钻爆清挖后仍有部分岩石未能完全清除并残留不规则,不稳定的水下浅点。实际施工中经常采用乳化炸药水下钻孔爆破或裸露爆破法清除这类孤石,裸爆相对于钻孔爆破,炸药与岩面的接触面小,炸药使用量大,会出现能量利用率低、炸药单耗高、噪音和水击波大,影响生态环境等问题。为了分析浅点爆破影响因素,进行现场监测研究,对比水下薄层岩石裸露爆破法和钻孔爆破法,在相同作用效果下,CO_(2)裸爆、钻孔CO_(2)气爆和钻孔乳化炸药爆破水击波和地震波数据。以防城港18#~22#泊位码头基槽、停泊地开挖、炸礁及清礁工程为例,根据岩层性质、岩层形态、被炸岩石顶部的水深和浅点厚度等制定药包排列和用药量方案。通过对比分析得出相同气瓶条件,CO_(2)裸爆水击波超压值是钻孔CO_(2)气爆的1.87~41.9倍。应用水下钻孔乳化炸药爆破是CO_(2)气爆水击波的7.9~18.7倍,产生的振动数值是后者的3~10倍。本文以解决实际工程问题为基本出发点,在研究水下爆破水击波传播规律的基础上,综合分析水中冲击波有害效应影响规律。

关键词：水下爆破 CO_(2)气爆浅点水击波地震波