摘要：制备简单,价格低廉,能产生显著塑性变形的薄壁金属管芯夹芯结构在抗爆炸冲击防护领域具有广泛的应用前景。该文设计了具有面板几何非对称和芯材横向密度梯度分布的新型金属管芯夹芯板,采用数值模拟的方法对其爆炸冲击响应和能量吸收机理进行了研究。获得了金属管芯夹芯板的动态响应过程与特征,讨论了起爆高度,炸药质量,面板质量分布,芯材横向密度梯度分布对变形和能量吸收的影响。研究结果表明:金属管芯夹芯板的爆炸冲击响应过程可以分为三个阶段——芯层压缩、整体变形和弹性变形恢复;随着炸药质量的增加,起爆高度的降低,金属管芯夹芯板的后面板中心位移增加,芯层能量吸收占比下降;适当增加前、后面板厚度比和采用管芯密度正梯度分布的金属管芯夹芯板能更好地分散爆炸冲击波,提升芯层变形吸能效率,获得更好的抗爆效果。

摘要：针对复杂岩性隧道传统爆破开挖效果差的问题,基于传统光面爆破与预裂爆破的研究,在隧道周边局部存在软弱围岩情况下,将软弱围岩区周边孔的爆破提前至掏槽孔爆破之后进行,提出一种超前切割控制爆破方法。建立了准三维模型,使用流固耦合(ALE)算法和ANSYS/Ls-dyna有限元分析软件,对超前切割爆破方法与传统预裂、光面爆破方法进行了数值模拟对比研究,结果表明:相较于光面爆破与预裂爆破,对超前切割爆破在隧道轮廓周边损伤深度分别降低了6.85%与10.08%。结合仿真结果设计了现场爆破试验方案,并开展了光面爆破及超前切割爆破方法的现场对比试验,爆破结果表明:采用超前切割的爆破方法后,隧道的轮廓面成型效果好且软弱围岩区无掉块、坍塌情况,同时超欠挖得到有效控制。对爆破后的断面进行三维断面扫描数据及统计结果表明:相较于效果较好的光面爆破,超前切割爆破的最大超挖降低了35.98%、平均超挖降低了25.60%,混凝土消耗数量降低了26.3%,其平整度标准差提高了24.29%。该方法经过现场实践验证,在降低超挖的同时还可以减弱复杂岩性区内的爆破损伤,提升隧道保留围岩平整度。

摘要：工程爆破教学中,拆除爆破构筑物建模周期长,单次实验费用消耗高,短期内无法重复实验。另外,实验本身瞬态不可逆,且危险性高,不利于近距离观察与学习。针对爆破拆除工程中实验教学的难点问题,从虚拟仿真教学实验的设计方案出发,建立了虚拟仿真教学实验平台系统。首先通过“倾倒方案选择”和“切口设计”两个环节的互动操作,让学习者掌握倾倒方案选择的依据以及爆破切口的设计方法,理解切口形状、导向窗与定向窗等爆破切口设计内容。根据烟囱倾倒的力学原理,分析切口设计要满足应力条件,熟悉受拉区、受压区以及中性轴知识,掌握切口截面应力极值的计算公式以及强度条件的应用;其次,通过“爆破参数设计”让学习者参与炸药单耗、炮孔参数及起爆网路的设计与连线,正确选择孔内外雷管段别;随后,学习者通过“安全校核”与“减震措施布置”两个环节的交互学习,掌握数据采集的步骤,学习安全校核的方法以及设置控制爆破负面效应的措施;最后,学习者进入“爆破现场”模块并亲身体会现场起爆操作过程,通过参与设计、组织施工中的每个步骤,并逐渐建立对爆破作业流程的认知。另外,实验系统对于每个模块都设置有知识介绍,便于学习者自主学习。虚拟仿真实验平台的建设不仅优化了教学方法,而且提高了教学质量,同时丰富了工程爆破实验教学特色与创新思路。

摘要：基于纤维随机分布特征,对钢纤维交叉判重做出改进,设计出一种不交叉重叠的随机投放方法,借助MATLAB和ANSYS/LS-DYNA联合建立包含钢纤维、钢筋和混凝土的三维细观数值模型,通过纤维体积含量为0.6%、1.2%和1.8%SFRC板接触爆炸实验验证了细观有限元模型的正确性和有效性,从实验和数值模拟两方面对钢纤维高强混凝土板抗爆进行了研究。进一步分析长径比和板厚变化对结构抗爆性能的影响,结果表明:所建立的钢纤维高强混凝土细观数值模型较好地反映结构在承受爆炸超动态荷载作用时的损伤破坏行为,随着纤维体积含量的增加,SFRC板局部抗震塌效应显著增强,且纤维体积含量和爆炸形式相同条件下,结构整体抗爆性能随着长径比和板厚度的增加而增大,损伤程度逐渐减小,各工况迎爆面漏斗坑体积变化微小,但背部剥落坑体积减小较明显,研究表明纤维体积含量为1.8%、长径比为60、板厚为11cm时,结构抗爆性能较优。

摘要：消能爆破技术已在陆地上取得了良好的效果,但其在水下爆破工程中的作用尚不清楚。为研究消能爆破技术在水下爆破中的损伤控制效果,借助水介质爆炸容器模拟了不同药量的水下消能爆破试验和一组常规对比爆破试验,并采用压电波动法结合信号能量分析对岩体模型进行了爆破损伤检测。结果表明:所有试样某一点的损伤与该点到炮孔的距离成反比;损伤随着药量的增加而增加,试验所用的245 mm×245 mm×300 mm的C30模型在药量为3 g时炮孔部分已基本被完全破坏;采用压电波动法并结合能量分析得出的爆破损伤因子能够真实的反应岩体的损伤情况;在相同药量条件下,采用消能爆破技术的基底部分损伤比常规爆破技术产生的损伤小33%,水下消能爆破技术具有良好的损伤控制效果,模型试验的结果可以为相关的水下爆破损伤控制工程提供参考。