钻孔爆破过程中炮孔远区爆炸荷载的实验研究
发布时间：2021-09-24 08:54
为了研究钻孔爆破过程中炮孔远区的爆炸荷载作用特征,以高层建筑物钢筋混凝土立柱为原型,建立了1∶1物理模型,采用圆柱形乳化炸药进行钻孔爆破试验,并对立柱的钻孔爆破过程进行高速摄影及应变监测。监测结果表明:采用延期雷管起爆时炮孔存在明显的起爆时间的不一致现象,这导致炸药爆炸荷载作用下立柱破坏过程的渐进性,同时立柱保留区爆炸荷载具有显著的多峰性及互相叠加现象。采用空气间隔装药药包长度为10～30 cm时,爆炸荷载作用时间在0.1～1 ms之间,且加载应变率大于卸载应变率。基于试验结果,构建了爆炸荷载的三角形荷载函数,并通过一维直杆波动力学模型,对炮孔远区的应变时程曲线进行了模拟。与监测结果对比表明:采用三角形爆炸荷载函数可较准确的模拟炮孔远区的爆炸荷载。同时,对于采用延期雷管的多炮孔爆破的模拟,多峰值三角形爆炸荷载函数更为适用。
【文章来源】：爆破. 2019,36(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
模型实验方案示意图(单位:mm)Fig．1Schematicdiagramofthemodelexperiment(unit:mm)炮孔爆炸过程中立柱的破碎过程通过25帧/s高清网络摄像头和5000帧/s高速摄像机进行爆破
案示意图(单位:mm)Fig．1Schematicdiagramofthemodelexperiment(unit:mm)炮孔爆炸过程中立柱的破碎过程通过25帧/s高清网络摄像头和5000帧/s高速摄像机进行爆破过程监控。在模型截面中部放置两个应变砖，分别距顶部600mm及底部400mm，测试竖向应变，应变采用动态应变仪进行采集，采样频率为1MHz。1．2立柱爆破破坏过程模型实验的视频监测结果显示(如图2～图5所示)，炸药爆炸时钢筋混凝土立柱的破坏过程较为复杂，约在200ms内完成，大致可分为以下几个过程:图2第1个炮孔起爆Fig．2Thefirstboreholedetonated第2行靠近边界的炮孔首先起爆，堵塞炮泥冲2爆破2019年9月
出后，炮孔附近侧面混凝土发生破坏，且混凝土碎块初始呈片状。随后碎块发生弯曲破碎，而在立柱表面下约10cm处产生新的纵向裂纹，裂纹自炮孔位置向上下各延伸约70cm，而片落的混凝土块随后破碎并向外抛掷。在此过程中立柱背面混凝土未见明显的鼓包破坏现象，可推断在该炮孔内间隔装药的两节药卷靠近堵塞段先发生爆轰，孔底炸药和雷管可能并未同时起爆。图3第2个炮孔起爆Fig．3Thesecondboreholedetonated图4第3个炮孔起爆Fig．4Thethirdboreholedetonated图5其他炮孔起爆Fig．5Otherboreholesdetonated第5行的左侧炮孔起爆时，孔口堵塞物先冲出，同时，立柱背面混凝土发生破坏，孔底处大量爆生气体溢出，并抛掷出少量的混凝土碎块。根据混凝土破坏特征，该采用间隔装药的炮孔内孔底药卷应先起爆，由于孔底抵抗线小于两侧，使孔底混凝土首先发生破坏。随后，立柱侧面保护层混凝土同样产生大量裂纹，形成了片状碎块，且炮孔与“保护层破坏区”间的径向裂纹并不多，仅可见1～2条大型裂纹。第3个和后续炮孔起爆后(如图4、图5)，炮孔造成的破坏与已发生的破坏相叠加，平行于炮孔方向混凝土开始隆起破裂，大量混凝土碎块被抛掷飞散。在此过程中，可见堵塞端和孔底端首先冲出的爆生气体携带的粉尘浓度较高，这是因为堵塞物冲击后“粉化”形成粉尘，而孔壁处粒径较小的岩粉同样也随着气体逸出。爆破后，立柱下部混凝土完全破碎并抛出，混凝土呈粉碎状，碎块集中在立柱底部，钢筋发生弯曲，弯曲挠度为30～50mm，爆破效果如图6所示。图6爆破效果Fig．6Blastingeffect2炮孔远区介质的动态应变特征2．1介质总体动
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆破作用下节理岩体应变能变化规律及影响研究[J]. 马小满,陈明,严鹏,刘义佳. 爆破. 2018(03)
[2]爆破扰动诱发地下洞室围岩变形突变机制研究[J]. 李新平,樊伟,罗忆,黄俊红,何承东,徐鹏程,李友华. 爆破. 2018(01)
[3]圆形隧洞爆破荷载与瞬态卸荷作用围岩应变能效应研究[J]. 范勇,江璐,卢文波,周宜红,赵春菊,严鹏. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[4]爆炸应力波与爆生气体对被爆介质作用效应研究[J]. 杨仁树,丁晨曦,王雁冰,陈程. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[5]岩石动力学研究成就与趋势[J]. 黄理兴. 岩土力学. 2011(10)
[6]深埋隧洞岩体开挖瞬态卸荷机制及等效数值模拟[J]. 卢文波,杨建华,陈明,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2011(06)
[7]开挖卸荷的瞬态特性研究[J]. 卢文波,周创兵,陈明,金李,严鹏. 岩石力学与工程学报. 2008(11)
[8]爆破震动场动力有限元模拟中爆破荷载的等效施加方法[J]. 许红涛,卢文波,周小恒. 武汉大学学报(工学版). 2008(01)
[9]非齐次动力方程Duhamel项的精细积分[J]. 谭述君,钟万勰. 力学学报. 2007(03)
[10]不耦合装药爆破孔壁压力的计算(一)[J]. 朱瑞庚,王雪峰. 爆破. 1990(03)
本文编号：3407469
【文章来源】：爆破. 2019,36(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
模型实验方案示意图(单位:mm)Fig．1Schematicdiagramofthemodelexperiment(unit:mm)炮孔爆炸过程中立柱的破碎过程通过25帧/s高清网络摄像头和5000帧/s高速摄像机进行爆破
案示意图(单位:mm)Fig．1Schematicdiagramofthemodelexperiment(unit:mm)炮孔爆炸过程中立柱的破碎过程通过25帧/s高清网络摄像头和5000帧/s高速摄像机进行爆破过程监控。在模型截面中部放置两个应变砖，分别距顶部600mm及底部400mm，测试竖向应变，应变采用动态应变仪进行采集，采样频率为1MHz。1．2立柱爆破破坏过程模型实验的视频监测结果显示(如图2～图5所示)，炸药爆炸时钢筋混凝土立柱的破坏过程较为复杂，约在200ms内完成，大致可分为以下几个过程:图2第1个炮孔起爆Fig．2Thefirstboreholedetonated第2行靠近边界的炮孔首先起爆，堵塞炮泥冲2爆破2019年9月
出后，炮孔附近侧面混凝土发生破坏，且混凝土碎块初始呈片状。随后碎块发生弯曲破碎，而在立柱表面下约10cm处产生新的纵向裂纹，裂纹自炮孔位置向上下各延伸约70cm，而片落的混凝土块随后破碎并向外抛掷。在此过程中立柱背面混凝土未见明显的鼓包破坏现象，可推断在该炮孔内间隔装药的两节药卷靠近堵塞段先发生爆轰，孔底炸药和雷管可能并未同时起爆。图3第2个炮孔起爆Fig．3Thesecondboreholedetonated图4第3个炮孔起爆Fig．4Thethirdboreholedetonated图5其他炮孔起爆Fig．5Otherboreholesdetonated第5行的左侧炮孔起爆时，孔口堵塞物先冲出，同时，立柱背面混凝土发生破坏，孔底处大量爆生气体溢出，并抛掷出少量的混凝土碎块。根据混凝土破坏特征，该采用间隔装药的炮孔内孔底药卷应先起爆，由于孔底抵抗线小于两侧，使孔底混凝土首先发生破坏。随后，立柱侧面保护层混凝土同样产生大量裂纹，形成了片状碎块，且炮孔与“保护层破坏区”间的径向裂纹并不多，仅可见1～2条大型裂纹。第3个和后续炮孔起爆后(如图4、图5)，炮孔造成的破坏与已发生的破坏相叠加，平行于炮孔方向混凝土开始隆起破裂，大量混凝土碎块被抛掷飞散。在此过程中，可见堵塞端和孔底端首先冲出的爆生气体携带的粉尘浓度较高，这是因为堵塞物冲击后“粉化”形成粉尘，而孔壁处粒径较小的岩粉同样也随着气体逸出。爆破后，立柱下部混凝土完全破碎并抛出，混凝土呈粉碎状，碎块集中在立柱底部，钢筋发生弯曲，弯曲挠度为30～50mm，爆破效果如图6所示。图6爆破效果Fig．6Blastingeffect2炮孔远区介质的动态应变特征2．1介质总体动
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆破作用下节理岩体应变能变化规律及影响研究[J]. 马小满,陈明,严鹏,刘义佳. 爆破. 2018(03)
[2]爆破扰动诱发地下洞室围岩变形突变机制研究[J]. 李新平,樊伟,罗忆,黄俊红,何承东,徐鹏程,李友华. 爆破. 2018(01)
[3]圆形隧洞爆破荷载与瞬态卸荷作用围岩应变能效应研究[J]. 范勇,江璐,卢文波,周宜红,赵春菊,严鹏. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[4]爆炸应力波与爆生气体对被爆介质作用效应研究[J]. 杨仁树,丁晨曦,王雁冰,陈程. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[5]岩石动力学研究成就与趋势[J]. 黄理兴. 岩土力学. 2011(10)
[6]深埋隧洞岩体开挖瞬态卸荷机制及等效数值模拟[J]. 卢文波,杨建华,陈明,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2011(06)
[7]开挖卸荷的瞬态特性研究[J]. 卢文波,周创兵,陈明,金李,严鹏. 岩石力学与工程学报. 2008(11)
[8]爆破震动场动力有限元模拟中爆破荷载的等效施加方法[J]. 许红涛,卢文波,周小恒. 武汉大学学报(工学版). 2008(01)
[9]非齐次动力方程Duhamel项的精细积分[J]. 谭述君,钟万勰. 力学学报. 2007(03)
[10]不耦合装药爆破孔壁压力的计算(一)[J]. 朱瑞庚,王雪峰. 爆破. 1990(03)
本文编号：3407469
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3407469.html
