Coupled finite element and discrete element method for underground blast in faulted rock masses

This paper focuses on the propagation and dynamic effects of blast waves in faulted rock masses. A coupled method combining UDEC and LS-DYNA is presented whereby the explosion process is simulated by LS-DYNA while the wave propagation and its dynamic effects in rock masses with faults are modeled by UDEC. The blast-induced crack evolution and failure zone distribution in faulted rock masses are explored using the proposed coupled method. The relationship between rock failure and fault parameters such as dip, stiffness and friction are also investigated. The results indicate that the coupled method is feasible and effective for evaluating explosion in discontinuous rock system and the existence of faults exerts significant influence on the pattern of rock masses failure.     

空气间隔装药爆破机理研究

利用爆轰波理论分析了空气间隔装药炮孔内一维不定常激波的相互作用及其在炮孔堵头、孔底的反射过程,同时分析了孔内各点的压力随时间的变化过程,介绍了空气间隔装药爆破的机理及设计参数。基于此,认为应充分利用空气间隔爆破结构的优势,并在梯段爆破中满足以下两个条件：（1）在设计过程中要尽量使稀疏波及从孔底反射的稀疏波传播过程能在整个孔内每一断面都作用到,即稀疏波到达孔底的时间要比从堵头反射的压力波到达孔底要早;（2）反射压力波应该到达空气与爆生气体接触面的时间比从孔底反射的稀疏波到达空气与爆生气体接触面的时间要早。由此通过计算得到了在梯段爆破工程中合理的空气层长度比例值约为30 %～42 %。计算结论与已有实测成果基本一致。     

复杂环境下框架结构大楼的爆破拆除

爆破拆除的钢筋混凝土框架结构大楼的周围环境比较复杂。通过试爆确定多种承重立柱的合理炸药单耗和相应的爆破参数。在保证安全的前提下,对有可能影响楼房倒塌的非承重结构做了必要的预处理。对爆破切口层的主次梁、楼梯梁以及梁柱交接处布置炮眼,采用松动控制爆破,随楼层起爆,充分保证楼房倒塌过程中结构的解体和破碎。爆破中设计了非电交叉复式起爆网络,并利用洒水车降尘,实践中取得了预期的效果。     

基于改进一次二阶矩法的赵家坡高切坡稳定性分析

为了更客观和科学地评价斜坡的稳定性,采用结构可靠度中的改进一次二阶矩法来分析斜坡的稳定性,同时采用新的、更适于计算机编程的求可靠指标解的迭代方法,对三峡库区赵家坡高切坡第二段稳定性分析标明：（1）潜在滑动面1可靠指标和破坏概率均满足允许风险水平,稳定性程度较高,只需进行表面防护即可;（2）潜在滑动面2可靠指标和破坏概率均不满足允许风险水平,需要进行整体加固并辅以坡面防护;（3）稳定性系数与可靠度分析结果有良好的一致性。     

预应力锚索加固岩质边坡的设计实例

在修筑高等级公路时 ,常需要开挖而形成高陡路堑边坡 ,边坡稳定与否将影响公路施工和运营的安全。 对具有潜在滑动面的不稳定岩质边坡 ,通常采用预应力锚索和锚杆加固以节约工程投资与缩短施工时间。结合某高速公路路堑岩质边坡工程 ,在分析边坡工程地质条件的基础上 ,提出了预应力锚索加固边坡的设计方法和步骤 ,为相关边坡工程的加固提供借鉴经验。     

爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导出无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩和衬砌动应力集中系数的表达式。结合具体算例,分析隧道不同位置上爆破地震波主频、隧道几何参数和隧道围岩和衬砌物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明,爆破地震波主振频率对隧道围岩和衬砌中的动应力集中系数（DSCF）影响较大,隧道不同位置和不同方向应力的动应力集中系数随主振频率的变化趋势不同,低主振频率引起的动应力集中系数较大,不利于隧道的抗爆破振动;隧道几何参数对隧道围岩和衬砌内侧切向应力动应力集中系数影响趋势不同;隧道衬砌弹性模量对隧道结构动应力集中系数影响较大,泊松比次之;泊松比较大的隧道围岩具有一定的抗爆破振动作用,但效果有限。     

近区锚喷结构的爆破振动特性研究

选用水泥砂浆和玻璃钢分别模拟岩石和锚杆,浇筑2.5 m×1.8 m×2.1 m尺寸的岩体模型,通过模型试验研究近区锚喷结构在掏槽爆破作用下的振动特性。利用测试锚杆测得不同设置情况锚杆上的应变波。试验结果表明,端锚锚杆中部锚固段与锚杆尾部自由段测得的振动波形和变形形式完全不同,中部锚固段振动幅值稍大;在不设置喷层和预应力时,尾部自由段的应变波规律性更强,且持续时间长;随着离爆源距离的增加,锚杆的振动频率和幅值衰减明显,但振动持续时间则稍有增长;通过小波变化的时频方法分析应变波的能量,临近工作面锚杆的振动能量大,但能量分布分散,振动时间有限,稍远的锚杆虽振动能量小,但能量集中,持续时间长;两种不同能量对锚喷结构产生不同的损坏模式。试验和实践发现,爆破容易造成附近喷层的损坏和锚杆的失效,钢纤维混凝土可增加喷层的抗动载性能,调整支护工艺也是减小爆破影响的有效方法。     

深埋隧洞爆破开挖荷载诱发围岩损伤特性

深埋隧洞爆破开挖荷载构成复杂,对围岩损伤区的孕育发展具有重要影响。利用颗粒流程序（PFC）软件,讨论了不同初始地应力状态下爆炸荷载及地应力瞬态卸载所分别诱发围岩损伤的特性,并通过锦屏2级水电站引水隧洞爆破开挖损伤区检测数据对数值模拟的结果进行了验证。研究表明,爆炸荷载和地应力瞬态卸载所诱发的围岩损伤程度和范围均随地应力量级的提高而显著增大;爆炸荷载作用条件下损伤区的分布有随着侧压力系数的增大而向应力集中区发展的趋势,而地应力瞬态卸荷所产生的围岩破坏以受拉破坏为主,表层损伤区沿开挖呈轮廓均匀分布的趋势;在相同的初始地应力状态下,爆炸荷载和地应力瞬态卸荷所分别诱发的围岩损伤区深度均明显小于实测值,考虑二者的耦合效应后,计算值与实测值基本吻合。这说明这两种荷载是高应力条件下爆破开挖荷载的主要成分,但二者耦合作用对围岩的损伤大于它们单独作用效应的线性叠加。     

应用切割单元法对海底管道局部冲刷数值模拟

采用SIMPLEC算法的有限体积法,求解非定常流动的N-S方程,采用k-ω紊流模型,通过模拟均匀无粘性推移质的冲刷和淤积,得到海底管道由搁置在海床上的状态变为悬跨状态这一过程的管道周围局部海床冲刷情况,建立了海底管道局部冲刷的二维数值模型。海底管道从搁置在底床上到冲刷悬空的过程中,管道周围的空间产生了拓扑变化,这给采用贴体网格并在计算过程中进行网格重构的传统方法带来了很大困难,而采用切割单元法,把物体轮廓从静止的背景直角坐标结构化网格中切割出去,计算过程中不需要传统意义的网格重构过程。数值模型预测的海底管道周围局部冲刷结果与Mao的物理模型实验实测结果及Liang和Cheng等的数值模拟结果符合较好,验证了模型的准确性。     

南丹大厂矿区人工爆破与天然地震的判定研究

利用南丹大厂矿区地震监测台网的数字波形记录资料,采用波形对比方法,分析大厂矿区人工爆破与天然地震波形特征。分析结果表明,爆破与地震在P波平均周期具有不同的特征,可为今后区分该大厂矿区爆破与天然地震提供判定判据。。