定向爆破烟囱的回程应力波分析
烟囱在地震作用下的纵波应力
烟囱在地震作用下的纵波应力
烟囱在地震作用下的纵波应力一直是地震工程的一大难点和焦点，而烟囱专业的结构抗震设计直接影响着建筑在地震作用下的稳定性。
因此，了解烟囱在地震作用下的纵波应力重要性就显现出来。
首先，要明确烟囱在地震作用下的纵波应力是指地震震动时，烟囱由于地震波的作用而产生的纵波应力的大小。
这种应力的大小取决于烟囱的质量、形状和频率特性，以及抗震设计的程度。
其次，要明确烟囱在地震作用下的纵波应力的健康设计规范。
针对烟囱，需要采取有效的结构抗震设计，补偿烟囱的容量所产生的受力不均，以及烟囱结构抗拉强度不当等情况。
此外，还要考虑该烟囱类型在特定地震波下结构运动规律，并结合现行抗震设计规范，计算出适合该烟囱的纵波应力。
最后，无论是抗震设计规范还是计算纵波应力，对于烟囱在地震作用下的纵波应力都有至关重要的意义。
正是通过地震波的强度分析，以及正确的抗震设计和分析，才能有效的减轻地震波的危害，保障烟囱的稳定。
V型切槽定向断裂控制爆破的数值模拟研究
V型切槽定向断裂控制爆破的数值模拟研究针对“V”形切槽炮孔定向断裂控制爆破的爆破方法进行了数值模拟研究，着重对岩体的爆破效果及爆炸能量随时间的变化情况进行了分析。
结果表明：爆炸能量在150us内基本转移到岩石中，并最终以变形能和动能的形式对岩石做功，并在“V”形切槽处产生应力集中，当应力超过岩石的最大拉应力，爆生主裂纹沿切槽方向起裂扩展，并最终使两炮孔相互贯通，且从起爆到相互贯通一般持续450us。
同时，与现场实验相对比，数值结果与现场的爆破效果一致，说明了数值结果的可靠性。
标签：“V”形炮孔;双孔爆破;数值模拟;ABAQUS1 引言目前，在岩石巷道掘进过程中，爆破法由于施工简单、成本低而得到了广泛的应用。
其中，光面爆破技术由于能够减少巷道超欠挖量，有利于保护围岩，降低爆破与支护材料的成本，因而在实践中得到了广泛的应用。
但是，在应用过程中，也发现了光面爆破的炮眼间距小、周边眼数目多，增加了打眼的时间，一定程度上制约了巷道的快速施工，因此，这一缺点制约了光面爆破技术的进一步推广应用。
研究发现，定向断裂控制爆破能够弥补光面爆破的这一缺陷，它是利用一些方法首先在炮孔壁的某些部位产生应力集中而在该方向优先产生径向裂隙，同时避免炮孔壁其它部位产生景向裂隙，随后在爆炸应力波和爆生气体的共同作用下，是径向裂隙继续发展，形成预期的断裂效果[1]。
能够实现定向断裂控制爆破的方法很多，其中，V形切槽炮孔爆破就是定向断裂控制爆破常用的一种方法。
在同等条件下，与传统的光面爆破相比，V形切槽定向断裂控制爆破增大了炮孔间距离，节约了凿岩爆破成本，提高了半眼痕率，降低了对围岩的损伤，有效降低了巷道超欠挖[2]。
然而由于爆炸载荷作用下岩石的破坏过程非常复杂，且持续时间短，因而目前对V形切槽定向断裂控制爆破机理的研究还有很多不足，缺乏统一的认识。
由于实验一般较为费时，花费较大，且受环境、人为因素等实各方面的影响大，因此，一些学者开始借助数值模拟的手段来进行研究[3～5]。
解决混凝土结构耐久性问题的难点
(总)工程质量N ()我国混凝土结构耐久性的破坏特征为“南锈北冻”。
据《中国腐蚀调查报告》,由于建筑腐蚀造成的损失每年约为1000亿元人民币。
不仅是中国有这个问题,欧美等发达国家也面临着这个问题,他们每年用于已有工程的维修费用占当年建设费用的一半以上。
可见混凝土结构耐久性问题亟待解决。
目前遇到了三个难题:①如何界定混凝土结构耐久性失效的极限状态;②材料与结构耐久性的指标和参数是什么;③缺乏耐久性动态检测数据分析理论。
如图1所示。
在t 0时钢筋表面抗腐蚀的钝化膜被破坏,t 1时混凝土保护层胀裂,t 2时混凝土纵裂严重,t 3时混凝土承载力低到极限状态。
相应地,安全可靠指标也发生了明显的变化。
问题是取哪种状态和可靠性来作为耐久性失效的指标呢?如果不能确定耐久性指标,那么混凝土结构的使用寿命如何设计呢?目前是将钢筋保护层厚度和氯离子渗透系数作为混凝土结构耐久性的参数。
即钢筋开始锈蚀就认为混凝土结构到达寿命期了。
也就是说,混凝土结构的寿命是0~t 0阶段。
而t 0~t 3的钢筋锈蚀发展阶段的耐久性参数未见过报道。
此外,由于缺乏混凝土结构耐久性的观测数据,因此无法建立结构寿命的预测模型。
深度阅读:金伟良,吕清芳,赵羽习,干伟忠.混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展.建筑结构学报,2007年2月解决混凝土结构耐久性问题的难点图1混凝土结构耐久性特征时间与结构可靠指标的关系可靠指标ββ0βT t 0t 1t 2t 3时间t钢筋锈蚀程度混凝土构件承载力下降到限值混凝土纵裂发展到限值混凝土保护层胀裂钢筋脱钝t 0t 1t 2t 3时间t距地面高度的3/5~4/5处,而且混凝土烟囱比砖烟囱断裂的部位低一些。
同样的爆炸能量,应力波对砖烟囱的作用大于混凝土的,而且作用时间相对滞后,因为应力波在砖烟囱中的传播速度慢于混凝土的。
避免爆破时烟囱从中间断裂,宜采用低段别、短延期时差的雷管炸药。
深度阅读:谢飞鸿,汪旭光,于亚伦,罗冠炜.定向爆破烟囱的回程应力波分析.振动与冲击,2007年3月图1烟囱几何模型图2反射波在烟囱顶端的应力分布图自由端入射波净拉应力反射波HZR HR 0R f55工程质量52007.o.8A 19。
小波变换在某高烟囱拆除爆破振动分析中的运用
第２ ４卷 第 ３期
２０ ０ ７年 ９月
爆
破
Ｖ １２ Ｎ ． ｏ． ４ ｏ３ Ｓ ｐ２０ ｅ ．０ ７
ＢＬＡＳＴＩ ＮＧ
文章 编号 ： ０ — ８Ｘ ２０ ）３ ００ — ３ １ １ ４７ （０７０ — １１ ０ ０
小 波变 换在 某 高 烟 囱拆 除爆 破 振 动 分 析 中的运 用
近共选择 了６个测点 ， 布设 了 ６ 振动传感器 。测 个
点距烟囱底部 中心的距离 由近到远分别为 １． ｍ、 １１ １． ２ ． ２ ． ４ ． ８７ｍ、１２ ｍ、２ ９ ｍ、４ ２ ｍ和 ４ ． ｍ。各测点 ６９ 布 局见 图 １ 。 起爆后 ， 烟囱按预定的方式倒塌， 现场布设的 ６ 个 传感器采集到了各点在烟囱爆破及塌落过程中的振动 波形及参数。各测点处的振动波形图见文献［］ １。
口在烟囱根部 ， 口高度 ４ ６ｍ， 切 ． 共钻孔 ４０个 ， ０ 单 孔装药量为 ３０ｇ ０ …。 在烟囱的爆破和塌落过程 中， 采用 ＩＴ ３５ 爆 Ｄ Ｓ８０ 破振动记录系统对烟囱爆破及倒塌过程中产生的地 面质点振动情况进行 了记录。根据爆 区周围环境情
况 及烟 囱预定 的倒塌 区域 综 合 分 析 ， 爆破 区域 附 在
ｐ ｒ ｔ ｅ ｓｇ ａ ｓ ｅ ｏ ｏ ｅ ｙ ”ｄ ６”， ｉ — ｏ ｉ ｎｏ ｍａ ｉｎ ｏ ａ ｈ ｖｂ ａｉ ｎ Ｗ ｉｋ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｄ ｃ ｍ— ｅ ，ｈ ｉ ｎ ｌ Ｗａ ｄ ｃ ｍｐ ｓ ｄ ｂ ｂ ｔ ｍｅ ｄ ｍａｎ ｉ ｆｒ ｔ ｆｅ ｃ ｉ ｒ ｔ ａ ｐ ｃ ｅ ｒ ｍ ｈ ｅ ｏ ｏ ｏ ｓ ｐ ｓ ｄ ｓ ｎ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｅｇ ｆ ａ ｈ ｆｅ ｑ ｅ ｃ ａ ｄ Ｗａ ａｃ ｔ ｄ Ｉ ｓ ｏ ｍｔ ｓｎ ａ ｅｅ ｒ ｎ ｆ ｒ ａ ｅｐ ｏ ｅ ｉ ａ ， ｎ ｈ ｎ ｒｙ ｏ ｃ ｒ ｎ ｕ ｎ ｙ ｂ ｎ ｓ ｃ ￣ａｅ ． ｔ ｈ ｗｓｔ ｉ ｇ ｗ ｖ ｌｔ ａ ｓｏ ｃ ｎ ｈ ｌ ｇｌ ｅ ｌ ｌ ｕ ｔ ｍ
水塔烟囱定向爆破倒向偏差的门洞影响静力分析
ｔ ｒ ｅ ｔ ｙ， ｅ ｒ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓｗｅｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｔ ｅｉ ｎ ｔ ｈ ｎｌ ｅ ｃ ｓｏ ｏｅ ｔ ｏｌｐ ｉ ｇｄ ｒ ｃｉｎ ｕ ｅ ｄ ｓ ｏ ｔ ｎ ｔ ｅ ａ ｕ ｅ ｒ ｒｓ ｎｅ ｏ ｌ ｒ ｈ ｈ ｍｉ ａｅｔ ｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｆｈ ｌ ｏ ｃ ｌ ｓｎ ｉ ｔ ． ａ ｅ ｏ
段金曦
（ 国防科技大学 指挥军官基础教育学院 ， 长沙 ４ ０７ ） １０ ２
摘 要 ： 针 对砖 混 结构 水 塔 、 囱的 定 向爆 破 拆 除 中存 在 的 定 向 偏 移 问题 ， 烟 通过 对 结 构 破 坏 机 理 的静 力 理
论分析 ， 步确 定了爆破 拆除 中的门洞影响参数 ， 初 并提 出了３种 消除 门洞影响定向偏移 的工程措施。
产生 位移 ， 成重 力倾 覆 力 矩从 而 迫 使结 构 朝 预定 形 方 向倒塌 ｊ 。然 而 ， 由于 多 种 因 素 的影 响 ， 工 程 在
实践 中经 常出现实 际倾倒 方 向严 重偏移 预定方 向 的 现象 ， 对于爆 破环 境 苛刻 、 向要求 高 的工程 ， 定 必然 会带来 不可估 量 的后果 。其 中 ， 以底 部 出入 口的存
现， 爆破 拆 除技 术得 到 了广 泛应 用 。然 而 ， 水塔 、 在 烟 囱等砖混 薄壁高耸 结构 的定 向爆破 拆 除中存在 的 定 向偏移 问题 ， 一直 得不到较 好 的解 决 ， 复杂环境 给
下 的定 向爆破 拆 除带 来 了严 重 的 安全 隐 患¨ 。关 于倾倒 偏 向原 因 的研 究 已经做 了许 多工 作 ， 得 了 取
Ｗ ａ ｅ ｗｅ ｎ ｉ ｎ ｙ ｉ ｒ ｃ ｉ ｎ ｌＢｌ ｓ ｉ ｇ ｔ ｒ Ｔｏ ｒ ａ ｄ Ｃｈ ｍ ｅ ｎ Ｄｉ ｅ ｔｏ ａ ａ ｔｎ
大烟囱爆破振动分析
大烟囱爆破振动分析赵增欣应怀樵武颖奎刘文峰（东方振动和噪声技术研究所，北京，100085）摘要：本文主要介绍爆破瞬态振动信号的采集和分析过程，为了防止信号过载或信噪比太小，采取了双保险措施，采用不同的放大倍数对信号进行采集。
对测得的振动信号进行变幅基时域分析、最大熵频谱分析和振动波速分析。
关键词：爆破振动测试；防止信号过载；变幅基时域分析；最大熵频谱分析；振动波速分析Measuring and Analyzing the vibrational signal of an exploding chimney-stalkZhao Zengxin Ying Huaiqiao Wu Yingkui Liu WenfengChina orient institute of noise and vibration Beijing,100085Abstract: This paper discusses how to acquire and analysis the explosive transient vibration signals. To prevent signal overload or signal-noise ratio to small, we carry out double assurance ways by acquiring signal by changing blowup multiple. We also apply variable amplitude base analysis in time domain an the maximum entropy spectrum analysis and vibration wave velocity analysis to the measured waveform.Keywords: Explosive vibration test; Against signal overload; Variable amplitude base analysis in time domain; The maximum entropy spectrum analysis; Vibration wave velocity analysis概述东方振动和噪声技术研究所于2000年7月31日对朝阳公园景园公寓附近的一座集中供暧的大烟囱实施爆破拆除的振动测试。
非对称结构高耸建筑物爆破倒塌方向的实例验算与分析
用从 ｇ点 到 ｂ ｃ点 连 线 所 在 的 中性 轴 逐 渐 线 性 减 、
最 终算 得偏 角 为 ： ：＝ ｔｎ ａ ） １．６ ） ４８
Ｍ ： １ ｃＯ＋ ２ ｃ（去 ＋ ３ ｘ Ｍ ×。。 Ｍ ×。 ） Ｍ × ｓ ｓ—
惴（ ） × （ ＋ ） ： ＋
１ ５ ８ ６×１ （ ・ ０．２ ０ Ｎ ｍ）
ｓ（ ｉ ｎ
）＋ ×ｓ （ 忆 ｉ ｎ
） ：Ｍ。 ｉ 。＋Ｍ２×ｓ （ × ｎ ０ ｉ ｎ ｉ（ ｎ ） ×ｓ （ ＋ ｉ ｎ ）＋Ｍ３× ）
Ｉ Ｓ ６ １—２ ０ Ｓ Ｎ １７ ９ｏ Ｃ ３—１ ４ ／ Ｄ Ｎ４ ３７Ｔ
采 矿技 术
第１ １卷
第 ５期
２１ ０ １年 ９月
Ｓｐ ０ １ ｅ ．２ １
Ｍｉｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｖｏ ． ， ｏ ５ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ １ １ Ｎ ． １
非 对 称 结 构 高 耸 建 筑 物 爆 破 倒 塌 方 向 的 实 例 验 算 与 分 析
１ 示。 所
２ 几点假定
烟囱、 水塔等高耸结构构筑物的爆破拆 除是一 个动力作用及破坏坍塌运动过程。从静力学上看 ， 这个 过程存 在 压缩 、 切 、 转 等作 用 效 应 ； 动 力 剪 扭 从 学上 看 ， 存在 爆炸 应力 波作 用等 效应 。总 的来 说 ， 还 其 作 用效应 的影 响因素 非常 多 ， 内在机 理非 常复 杂 ， 全面深入揭示其机理 ， 需要从结构、 材料 、 动力作用 等多方面进 行理论研究 、 数值模拟 以及 实验验证 。 为 了使计算不至于太 过复杂 ， 而另一方面又能保证 计算结果 的合理有效性， 作如下假定 ， 简化坍塌过程 中的受力 作用 。 （ ）结构 中由同种材料组成的部分为均质体 ； １
风效应对爆破拆除烟囱倒塌过程的影响
的质 量和结构 的截面 ， 沿高度变 化实 际是 呈现不规则情况的 ， 仅仅 ５结 语 风效应在爆破拆 除烟 囱的过程 中， 有着很大随机性和复杂 性 ， 弯 曲响应 ， 最好是依照结构力学进行计算 ， 也能 按照振型的分解法 为 了保证烟 囱倒 向了预定方向 ， 减少卷起的尘土 ， 保证整个爆破过 开展 计算 。 等截面 的烟 囱， 在第一 振型 的曲线最好使用均布荷载 的 程 当中没有造成 人员财产损 失。 要对 风效应对爆破 的影响进行测
出相关 因素单位 风压 的计算公式 ：
本公式 中， 卢 是ｚ 高度 风振系数。 对于横风向风振的影响考虑的
时候 ， 主要是对阻尼 比、 自振频率 、 截面形状面积、 高度进行考虑 。 通
离地面高度Ｚ 风压： ∞ （ ｚ ） ＝ ： （ － ０ ｏ
日 ／ 、
过借鉴 有关资料和工 程经验进 行计算 。 在 建筑高度大于 １ ５ ０ ｍ的时
构扭转风振响应、 横风向空气动力失稳 、 横风 向旋涡脱落的影响。 这 振幅的共振锁定［ ３ 】 。 结构上位置主要是周期性干扰力作用 。 在旋涡脱 其 中， 横风 向风 效应 具有 周期性和确定性 。 在 风效应产生转振动响 落的频率变化到和结构 自振频率一致时， 旋涡脱 落频率在 固定范围
Ｃｈｉ ｎ ａ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏｌ ｅ ｒ ｖ ｏｇ ｙ Ｏｖ
… …
…
ｉ ｅ ｗ 工 程 设 计 施 工 与 管 理
…
…
…
…
—
…
风效应对爆破拆除烟囱倒塌过程的影响
陈 路 阳 （ 中铁港航局集 团有 限公司， 辽宁大 连 ５ １ ０ ６ ６ ０ ）
并且伴 随结 构的 自振 周期 逐步 延长 ， 阶段 性的悬臂杆 。 烟囱产生的变形是弯 曲变形 ， 中间不存在 刚性 的 风效应对结 构振动 比较显著 ， 需要按照结构随机理 横 隔。 所 以对其模型 的的分析 ， 主要是动力连续化特性分析 。 气流在 风压脉动也需要考虑到在 结构 中产生的影响。 当高度不大于０ ． ２ ５ Ｓ 的时候， 同高度不大于３ ０ ｍ的烟囱， 风振 通过 烟囱时导致钝体绕流 ， 于是烟 囱的形状和尺 寸就 产生 了变 化 ， 论 以不进行计算 考虑 。 内不变 。 不出现共振锁定的现象。 结构大 的共振不会被引起 。 其微小 影响， 基本上 可以忽略。
拆除爆破原理
拆除爆破基本原理最小抵抗线原理由于从药包中心到自由面的的距离沿最小抵抗线方向最小，因此受介质的阻力最小；在最小抵抗线方向上，冲击波（或应力波）运行的路程最短，所以在此方向上波的能量损失最小，因而在自由面处最小抵抗线出口点的介质首先突起。
我们将爆破时介质抛掷的主导方向是最小抵抗线方向这一原理，称为最小抵抗线原理。
最小抵抗线的方向不仅决定着介质的抛掷方向，而且对爆破飞石、震动以及介质的破碎程度等也有一定的影响。
此外，最小抵抗线的大小，还决定着装药量的多少和布药间距的大小，并对炮孔深度和装药结构等有一定的影响。
最小抵抗线的方向与大小是认为决定的。
根据抛空的方向和深度或布药的位置与起爆顺序，在特定的爆破对象条件下即可确定。
但是，此时的最小抵抗线方向和大小是否是最优的，还要从具体的爆破对象出发，权衡其安全程度、破碎效果、施工方便与经济效益等方面的因素，综合考虑予以选择。
最小抵抗线W应根据拆除物的材质、几何形状以及尺寸，以及要求的爆破块度等因素综合确定。
在拆除爆破中，当基础为大型钢筋混凝土块体，并采用人工清渣时，破碎块度不易过大，最小抵抗线可取下值：混凝土或钢筋混凝土块体：W=35～70cm浆砌片石、料石块体：W=50～80cm混凝土爆破后，一般碎块的尺寸略大于W，如果爆破后采用人工清理，应选择较小的W。
机械清理时，可选用较大的最小抵抗线。
微分原理将预要拆除的某一建筑物爆破所需要的总装药量，分散的装入许多个炮孔中，形成多点分散的布药形式，以便采取分段延时起爆，使炸药能量释放的时空分开，从而达到减少爆破危害、破坏范围小、爆破效果好的目的，这就是分散装药的微分原理。
装药的布药形式基本上有两种:其一是集中布药，即将所需药量装在一个炮孔中或集中堆放；其二是分散装药，即将所需药量分别装入许多炮孔内。
这两种布药形式均可达到一定的爆破效果和拆除目的。
但是，两者所引起的后果却截然不同。
前者将会引起较强烈的震动、空气冲击波、噪声和飞石等爆破危害，这是拆除爆破尤其是城市拆除爆破所不允许的；后者既可满足爆破效果的要求，又能在某种程度上控制爆破危害。
烟囱定向爆破设计及安全振动估算
２ ． ２ 爆破 参数
２ ． ２ ． １ 孔 网 参 数
爆 破 切 口高度 Ｈ 的 确 定 需根 据 切 口 高度 公 式 ：
Ｈ Ｒ ０ ２ （ １ ＋ ｃ ｏ ｓ Ｏ ） ／ ｕ ｃ 。 式中， Ｒ ｆ ｌ 一 为 烟 囱截 面 外 半 径 与 内半 径 之 和 的 平 均 值 ， 即 Ｒ ｏ ＝ （ Ｒ＋ ｒ ） ／ ２ ； 此 工程 中 Ｒ为 ２ ． １ ｍ， ｒ 为 １ ． ２ ｍ； ０ － 截 面 圆心 角 ， 此
壁 厚 ６为 ０ ． ９ ０ ｍ， 其 中０ ． ７ ４ ｍ处有一个 ４ ｅ ｍ缝 隙和 １ ２ ｅ ｍ 隔热 砖层． 集 体 情 况如 图 ２ 。
９ ０ｅ ｍ
面． 对 于 实现烟 囱的成 功 爆 破 来说 有 着 重要 的 意 义 。
１ 工 程 概 况
本 烟 囱位 于 一 处 砖 窑 厂 内 。 其 具体 的 四 周环 境 为 ： 东侧 距
护 建 筑 东侧 正在 使 用 的 窑 房 和 滑 行 轨 道 、 厂房 、 平房 ， 且 被 爆
破 的 烟 囱距 离窑房 只 有 １ ． １ ５ ｍ， 技 术难 度 相 对 较 大 。 具体 的 爆
破 区域 环境 如 图 １
７ ４ ｃ ｍ ４ ｃ ｍ １ ２ ｃ ｍ ． ，
图 ２ 切 口烟壁纵剖面图
图 １ 爆破 区域环境平面 图
并 根 据 有 效 的 经验 ， 可 取 ２倍 的壁 厚 （ ２ ８ ） 为 本 工 程 烟 囱爆 破
的切 口高度 ． 即取 １ ． ５ ｍ
其 烟 囱 实际 高度 为 ５ ６ ｍ， 建于７ ０年 代 初 期 ， 为 筒 状 砖 砌
结 构 其 中 ． 烟 囱周 围 自下而 上 有 铁 圈箍 ， 其 底部 外部 周 长 为 ２ ． ２ ． ２ 炮子 Ｌ 参 数 １ ３ ． ４ ｍ． 烟 囱壁 厚 ８为 ９ ４ ｅ ｍ， 在 烟 囱 内部 距 离地 面 ２ ． ５ ｍ时 ， 有 在本 工程 中， 切 口烟 囱的 壁 厚 ８为 ０ ． ７ ４ ｍ． 钻 孔采用水 平 层 耐 火砖 ， 其厚 度 为 ２ ４ ｅ ａ， ｒ 同时 ， 在 烟 囱倒 塌 反 方 向 西 北 钻 孔 ， 最 小抵 线 Ｗ＝１ ／ ２ ８， Ｗ＝ ０ ． ３ ７ ｍ； 孔深 Ｌ ＝ ２ ／ ３ ｇ， Ｌ ＝ ０ ． ５ ｍ； 孔
毫秒微差爆破在烟囱定向拆除中的应用
（ ） 眼布 置 ： 眼 布 置 在 爆 破 切 口 的范 围 以 １炮 炮 内 ，炮 眼的方 向朝 向烟 囱的中心 。为 了提 高破 碎效
大值 。
则： Ｌ＝０６Ｓ＝５６ｍ ． ．
’
果， 相邻排 间 的炮 眼采用 梅 花形布 置 。
（ ） 眼深 度 （ ）对 于 圆筒 形 烟 囱 支 承来 说 ， ２炮 。： 爆破 切 口的横截 面类似 一个 拱形 结构 物 。由于 布置
用正梯形切口， 为了作业人员施工方便 ， 其位置距离
小 学 公 院 路 墙
地表 １ 为宜 。 ．ｍ ０
（ ） 口高度 日： 破切 口高高度 过小 ， 囱在倾倒 过程 中 切 烟
会 出现偏 转 ， 达不 到正确 的倾倒方 向 ； 破切 口高 度 爆
该 烟 囱高 ４ ０ｍ，底 部外 直径 ３０ｍ，壁 厚 ０７ ． ． ０ ｍ； 囱平 均 直径 ２２ｍ， 均厚 度 ０６ｍ， 积 ： 烟 ． 平 ． 体
１５ｍ 。比重 按 １５ｔ ６ 。 ． ／ 计算 ， ｍ 其质 量约为 ２８ｔ ４ 。
２ 控爆方 案及倾 倒方 向
・
４ ・ ２
露天采矿技术 ２１－ｇ１ ０ ？ 期 ０－
毫秒微差爆破在烟 囱定 向拆 除 中的应用
王 海 波 （ 阜矿集 团内蒙古 白音华能源有限公司 ，辽 宁 阜新 １３０ ） ２ ０ ０
摘
要 ： 于浅眼 小炮孔非 电塑料 导爆管 ， 对 主干双保 险 网络 ， 向微 差爆破 技 术 ， 阜新 市工 商一分局 院 正 在
作 用 的筒 壁太短 ， 承受不 了烟 囱全 部质 量 ， 在倾 倒 之 前 出现压 垮 ， 心发生后 座 的事 故 ， 使重 在重心 没有 完 全偏移 之前发生偏 转 ， 不到定 向倒塌 的要 求 。 口 达 切
定向爆破烟囱的回程应力波分析
振 第２ ６卷第 ３期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｓ Ｋ
定 向爆 破 烟 囱 的 回程 应 力 波 分 析
谢飞鸿 ， 汪旭光’ 于亚伦 罗冠炜 ， ，
（ ．北京 科技 大学土木与环境工程学 院 ， １ 北京
１所示 。
ห้องสมุดไป่ตู้
图 １ 烟囱几何模 型
鲁ｎ … ） ｓ ｉ ［ （ 】
其 中ｚ ２ Ｃ Ｈ］ ∈［Ｈ— ｏ ， ｔ
则 在 烟 囱顶 端 的净拉 应力 为 ： 当 ｚ ｃ（ ｔ）Ｈ］ ∈［ｏｔ ｏ ， 时
净 ， ）＝ｏ （ ｔ ｒ 反＋ｏ ｒ 人
＝
（ ３ ）
１ ２ 力学 计算模 型 ．
在烟 囱 底 部 爆 破 时 ， 假 设 爆炸对 烟 囱作 用 力 是 个 半 波 正 弦 压 力 脉 冲 ， 果 脉 如 冲持续 时间 为 ｔ， 波长 度 为 Ｃｔ， 频 率 ∞＝７ ｔ， 。则 ｏ 角 。 ｒ 。则 ／ 该 脉 冲应力 可 表示 为 引：
基金项 目：国家 自然科学基金项 目（０ ７ ０５ （ ０７ １９ １５ ２ ５ ），５４ ５ ０ ）
鲁ｎ （Ｃ－） ｓ ｚｏ２］ ｉ ＋＇Ｈ ＋ 【 ｔ
（ ４ ）
收稿 日 ： ０ ５— １ ２ 修改稿收到 日 ： ０ ０ — 期 ２０ １ — ６ 期 ２ ６— ０ ４ ０ ４
第一作者 谢飞鸿 男 ， 博士生 ， 副教授 ，９ ５年生 １６
ｓ［ （ ） ｉ 一 ］ ｎ
当 ｚ ２ Ｃｔ， （ 一ｔ） 时 ∈［Ｈ— ｏ ｃ ｔ ｏ ］ ｏ
波 的运动方程 ， 解不同起 爆条件下行波的运动规律 ， 求 以及不 同时刻爆 炸应力波 在烟 囱中所 产生的应力作用行 为和作用 位置 ， 发现了最大拉应 力可能出现的时刻 和位置 ， 并拟 合绘制 出 了最 大拉应力 的分布 曲线。分别对 ｌＯ Ｏ ｍ高混凝 土结构 烟囱 、０ ８ ｍ高砖砌结构烟 囱进行 了对 比计算分析 ， 认为烟 囱定向控制爆破的起 爆宜采用 低段 别 、 短延期时差 的起爆网路。
定向卸压隔振爆破的机理与试验
定向卸压隔振爆破的机理与试验作者：张志呈来源：《科技资讯》 2011年第24期张志呈(西南科技大学环境与资源学院四川绵阳 621010)摘要:简述了定向卸压隔振爆破原理、破岩机理及爆破效应,通过超动态、动焦散、动光弹等试验及数值模拟,初步了解动力特性及爆轰波分布规律。
试验表明:炮孔隔振护壁面一侧比无护壁面一侧应变降低45.31%,压力降低大于30%,底部空气间隔压力降低在30%以上,无护壁面一侧最大剪应力是护壁面的3.5倍,孔底空气间隔装药结构,可延长应力波在岩石中的作用时间2～5倍。
显然爆炸能量集中自由面方向,提高岩体破碎质量,显示隔振半圆形管材与底部空气间隔对炮孔爆炸压力的卸压作用,减轻对岩体破损,保护围岩的稳定性。
关键词:卸压隔振爆破隔振材料孔底间隔。
中图分类号:TB772 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)08(c)-0062-03长期以来,人们在对爆破技术进行积极而有益的探索中,提出了许多新的理论和方法。
在工程控制爆破中,20世纪50年代出现的光面爆破、预裂爆破,80年代前后出现的定向断裂控制爆破(切槽爆破、聚能药包爆破、切缝药包爆破)。
光面、预裂爆破的基本原理是利用空孔或后爆炮孔的导向作用,在炮孔连线方向上,形成应力集中优先产生裂缝,使炮孔间裂隙连通;定向断裂控制爆破主要是通过改变炮孔和药包形状,或药包外添加切缝套管的方式,达到改变爆炸产物对孔壁的作用方向,并在炮孔连线间的孔壁形成应力集中,达到该处优先形成裂纹的目的。
但由于岩土工程开挖规模越来越大,人们对岩土工程保留岩体部分的稳定性和安全的要求越来越高。
传统的光面、预裂爆破对于普通爆破来说。
虽然能够减少超挖量、减轻对保留岩体的破裂深度降低爆破后的维护工作量,提高劳动和经济效率,推动了工程控制爆破的发展。
但对保留岩体存在比较严重的损伤破裂。
而定向断裂控制爆破技术虽然进一步有效的解决了光面、预裂爆破的裂缝开裂方向不确定的问题,但仍然没有完全解决爆炸产物对孔壁保留岩体或围岩的损伤破裂问题。
横风向共振对高烟囱爆破倾倒方向的影响
横风向共振对高烟囱爆破倾倒方向的影响韩芳;钟冬望;龚相超【摘要】在顺风向荷载的基础上建立横风向荷载作用下高烟囱爆破倾倒的力学模型,分析了横风荷载对高烟囱定向爆破倾倒方向的影响,得到爆破倾倒偏转角的计算公式,并以南昌电厂210 m高烟囱为例进行验证.计算表明,烟囱共振频带在4～6级风的风振频率区域,定向爆破倾倒偏转角和风向角(0°～30 °)呈近似线性关系,随着风向角的增大,偏转角也随之增大,此外,考虑横风共振后倾倒偏转角显著增大,建议在设计爆破参数时应对横风荷载予以考虑.%The mechanical model of high chimney under across-wind resonance was established based on the load along-wind. The effect of wind load on deflection angle of high chimney demolition was discussed. The formula of deflection angle was obtained from an example of a 210 m high chimney in Nanchang power plant. The resonance frequency band of chimney was no more than the range of 4 ~ 6 grade wind vibration frequency. The relationship between deflection angle and the wind direction(0 ° -30 °) was approximate linear,na mely the blasting deflection angle increased with the load direction. Furthermore, the effect of across-wind resonance should be take into consideration in blasting parameter design for high chimney.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2012(029)004【总页数】4页(P10-13)【关键词】横风向共振;高烟囱;定向爆破;风荷载【作者】韩芳;钟冬望;龚相超【作者单位】武汉科技大学理学院工程力学系,武汉430081;武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,武汉430081;武汉科技大学理学院工程力学系,武汉430081;武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,武汉430081;武汉科技大学理学院工程力学系,武汉430081;武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TU746.5在国家“抓大放小，节能减排”的政策号召下，被爆破拆除的特大型高耸构筑物(烟囱、水塔等)越来越多，爆破难度也越来越大，为了保证其定向爆破的安全实施，需要对各项爆破参数做更为精确严谨的计算和控制。
基于MATLAB烟囱倾倒过程力学分析
基于MATLAB烟囱倾倒过程力学分析牛海成;叶亚齐【摘要】通过建立钢筋混凝土烟囱倾倒过程数学模型,分析了其受力状态和运动规律,得出了在不同时刻烟囱的倾倒角度和不同高度处的应力表达式,并以实例应用MATLAB语言进行编程计算,计算结果与烟囱爆破的实际情况相符合.其编程过程简单、计算结果精确,可为实际工程提供设计参考.%Based on the analysis of the stress distribution and movement law of the reinforced concrete chimney collapsing process, the mathematical model of the chimney collapse course was established. Toppling angles at different time and stress expression at different height was obtained in this paper. In addition, MATLAB language was used to program for an application example, and calculation re suit was corresponded with the blasting practice. The programming course was simple, the calculation result was exact, and the calculation method was easy to use. Then reference can be provided for the engineering practice.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2012(034)008【总页数】3页(P91-93)【关键词】MATLAB语言;钢筋混凝土;烟囱;倾倒【作者】牛海成;叶亚齐【作者单位】河南理工大学土木工程学院,河南焦作454000;河南理工大学土木工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TU312.10 引言随着生产力的发展，城市的面貌日新月异，城市里的烟囱也从砖结构发展为钢筋混凝土结构，高度可达数百米。
关于烟囱爆破问题中发生二次断裂的问题思考
关于烟囱爆破问题中发生二次断裂的问题思考于易生1120103346 03111003摘要：根据老师提出的问题：烟囱在定向爆破过程中会在距爆破位置1/3处发生断裂的原因进行有关的查阅和分析。
为了解决该问题，通过建立动力学模型，将烟囱简化为定轴转动直杆，利用动力学方程和已知的材料力学知识对问题进行计算和分析，最后得出结论，烟囱在定向爆破过程中发生二次断裂的位置是在距爆破位置的1/3高度处。
并根据此结论对工程中的其他脆性结构倒塌进行概述。
关键字：直杆等效，力学模型，二次断裂，定轴转动正文：一：问题的提出：在对细长（长宽比较大）的烟囱进行爆炸点在根部的定向爆破中，会出现烟囱在距爆破位置1/3处发生断裂的现象，根据老师提出的问题和解决方法，我们可以通过建立数学模型来对其进行分析。
二：模型的建立：我们把烟囱视为细长杆件。
在烟囱爆破之前，烟囱可视为与地面固连的杆件。
在根部进行爆破作业后，忽略空气阻力与人为因素的干扰，烟囱可视为绕爆破点旋转的定轴转动运动，如图（一）所示。
（爆破前）（爆破后）hmg（图一）设杆定轴转动时的角速度为α，角加速度为α则根据运动学方程可得：Jα=12hmgsinα即有α=3g2hsinα又有12Jα2=mg h2(1−cosα)即有α=3gh(1−cosα)根据理论力学中的运动学方程，我们得出了杆在任意时刻的角速度与角加速度。
接着我们利用材料力学模型对木杆进行分析。
将杆从距离转轴X处截开，如图（二）所示：αF sX m1gA X M A YF n图二根据已知的木杆角速度与角加速度可求出X方向上加速度：A X=α2r=3gh 1−cosα12h+x=3g2h1−cosαh+xY方向上加速度：A Y=αr=3g2h sinα12h+x=3g4hsinαh+x根据牛顿第二定律列写方程有：X方向上平衡方程：m1A X=F n+ m1gcos αY方向上平衡方程：m1A y=−F s+ m1gsin α对截断杆质心力矩平衡方程：J1α=M+12F s(h−x)其中m1=h−xh m，J1=h−x12hm(h−x)2=112hm(h−x)3由于杆的轴向拉力在断裂中可忽略，因此在这里只对剪力与弯矩进行计算联立以上方程可解得：F s=h−x(h−3x)4h2mgsinαM=x(h−x)24hmgsinα根据所得到的M关于x的方程，对M(x)关于x求导有M=3x−h（x−h）4hmgsinα利用函数的性质，我们可以发现，当x=13h或者x=h时函数取得极致。
风荷载对高烟囱爆破倾倒偏转角的影响
风荷载对高烟囱爆破倾倒偏转角的影响韩芳;钟冬望;韩新星;曾翔龙;唐玉成;刘莹【摘要】从高烟囱余留支撑体截面的中性轴方程出发,推导顺风荷载与横风共振共同作用下,高烟囱定向爆破倾倒偏转角的修正公式,研究不同风级(4～6级)、不同切口角(190°～220°)、不同风向角(0°～180°)对爆破倾倒偏转角的影响规律,并对最大偏转角的绝对值和产生条件进行讨论,最后以南昌电厂210 m高烟囱的爆破参数设计和触地防护过程为例进行验证.计算表明,对于高耸烟囱,考虑横风共振后倾倒偏转角显著增大,是顺风引起偏转角的4～5倍;风级一定的条件下,存在最不利风向角,致使烟囱产生最大偏转角;最大倾倒偏转角随着风力等级的增大而增大,随着切口角的增大而减小.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2014(034)005【总页数】6页(P554-559)【关键词】爆炸力学;横风共振;偏转角;定向爆破;高烟囱;风荷载【作者】韩芳;钟冬望;韩新星;曾翔龙;唐玉成;刘莹【作者单位】武汉科技大学理学院工程力学系,湖北武汉430081;武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,湖北武汉430081;武汉科技大学理学院工程力学系,湖北武汉430081;武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,湖北武汉430081;武汉科技大学理学院工程力学系,湖北武汉430081;武汉科技大学理学院工程力学系,湖北武汉430081;武汉科技大学理学院工程力学系,湖北武汉430081;武汉科技大学理学院工程力学系,湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】O389高烟囱在定向爆破中除了受到自身结构、材料、力学特性等内在因素的影响外，还受到爆破方案和参数、测量施工、风力风向等外在因素的影响［1］，这些因素的综合作用往往导致高烟囱实际倾倒方向与预定方向存在偏差，不利于爆破作业的安全实施。
某些因素，比如结构材料力学性质，可以通过改进爆破方案或完善施工细节进行偏差控制，而自然界风荷载的影响却无法回避［2－3］。
高大薄壁烟囱支撑部压溃皱褶机理及切口参数设计
高大薄壁烟囱支撑部压溃皱褶机理及切口参数设计魏晓林;刘翼【摘要】Based on breaking of cut area of high and thin-wall reinforced concrete chimney, a model of squashing and wrinkling on thin cylinder of complex steel bar/concrete was presented. The mechanics of squashing and wrinkling and cut closing of chimney was clarified, the process of wrinkling and supporting was obtained . The centre angle was designed as 200°~225° , less than that of thin wall of chimney. The height of cutting was approximately 10. 8 m, which made the gravity of chimney outside the front wall. The pull force of steel bar is reserved by trapezia cut and apt to fall accurately. Because the pull force did not exist along thick on level section, the vertical bars behind centre axis needed no cutting. The symmetricall y directional windows with angle 30° was orderly closed from bottom to top,which kept the collapse direction of chimney rightly.%从高大薄壁钢筋混凝土烟囱切口支撑部破坏观测中,总结出钢筋/混凝土复合材料薄壁圆筒轴向压溃折皱模型.由此阐明了烟囱支撑部压渍折皱和切口闭合的机理,计算了皱褶形成堆积体,并支撑烟囱倾倒的过程.说明了切口圆心角应小于厚壁烟囱,即可取200°～225°；切口高度应达约10.8 m,可使烟囱重心前移越过切口闭合前壁；正梯形切口保留了基础筒壁的横筋拉力,因此烟囱倒向准确慨率较高；切口下坐闭合,水平截面已无全厚受拉区,因此后中轴也不需要切割纵筋；30°锐角(初期)对称定向窗,能有序、逐层,并自下而上地,以闭合倒角形成倒轴对称压溃皱褶堆积,由此确保了烟囱的倒向.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】5页(P75-78,113)【关键词】薄壁高大烟囱;爆破拆除;轴向压溃折皱;切口参数【作者】魏晓林;刘翼【作者单位】广东宏大爆破股份有限公司,广州510623;广东宏大爆破股份有限公司,广州510623【正文语种】中文【中图分类】O625随着我国经济发展和工业结构的调整，爆破拆除的烟囱高度也不断增高。
【采矿课件】爆炸应力波研究入门
当埋深超过某一临界值（H>500m）时，随巷道埋深
的增加，巷道层裂的范围有增大的趋势，巷帮层裂破
坏范围变大，使得层裂结构失稳时，释放的能量加大，
向巷道内涌出的岩体量增加。随关键层弹性模量的增
加，巷帮层裂破坏范围具有变大的趋势。
2021/7/28
36
利用LS-DYNA系统模拟了应力波作用下巷道 围岩的应力分布和能量积聚特征，探讨了围岩应 力、能量分布随时间t、巷道埋深H、扰动应力波 强度对二者的影响。通过研究表明：在应力波作 用下，围岩中的正应力随时间呈波动变化，加上 巷道边界的反射作用等，使得巷道围岩应力比没 有扰动时显著增加；
Strain
24
相关研究现状
•
中国矿业大学的单仁亮利用SHPB对花岗岩、大理岩的本构
关系进行研究。得到：花岗岩峰前应力应变曲线大多近似直线，
说明在这阶段岩石具有良好的线弹性；而峰后冲击速度低则曲线
出现回弹，冲击速度高则曲线中随应变增加应力不断降低（岩石
试件破碎）。大理岩峰前直线的斜率受冲击速度影响，速度越大，
图2，v2=v1,则有v3=2v2,σ3＝0两波相遇处质点应力为０，而速 度加倍．相当于法向入射弹性波自由端（自由表面）反射，反射波
是入20射21/7波/28的倒象，拉伸波反射为压缩波，压缩波反射为拉伸波．10
2.3 HOPKINSON.J落重冲击拉伸实验
B
落重
A
一端固定的钢丝悬挂着 一物体，重物从距离物体h 处下落（如图所示），结 果，钢丝断开，被拉断的 一端是B。在固定端最早达 到反射后的应力叠加，大 小为原来两倍。
功能，研究围岩的岩性（关键层的性质）、埋深（同
一应力波强度条件下）及应力波特征（应力波强度、
2烟囱除爆破讲课提纲
190～216° 200～223°
0.53～0.6 0.56～0.62
225～235° 0.62～0.65
冷却塔
钢筋混凝土人字形支架 与圈梁
钢筋混凝土塔壁
180～198° 216～225°
0.5～0.55 0.6～0.62
5. 定向窗
为准确定向在爆破切口 两端预先开设的窗口。
切口中心线 定向窗
5.1 定向窗闭合角α 通常取α=25 ～ 35°
缺口侧Байду номын сангаас图
3）不易后座，易 前冲
2.3 冷却塔正梯形
（1）正梯形缺口形式
（2）正梯形缺口特点
1）支撑体的压碎、拉裂线 2）易出现塔体后座、背向坍塌 等现象，倒塌距离较近 3）适用于倒塌反向环境较 好条件下采用
2.4 冷却塔倒梯形
（1）倒梯形缺口形式 （2）倒梯形缺口特点
1）支撑体的压碎、拉 裂线
（4）开设的定向窗内 的钢筋应割除
（5）定向窗、中间窗的圆心角控制：砖砌体壁时，开洞圆心角 不得超过50º。钢筋混凝土壁时，单洞圆心角不大于70º，多洞圆心 角之和不大于140º。
在冷却塔壁切口中心线两侧对称开设 窗口，窗口高1.5-4m,窗口宽2-4米。
圈梁断开点
5.5 烟囱内衬预处理 （1）烟囱内衬应在爆破前用人工法进行预处理 （2）烟囱内衬的预处理范围应与爆破缺口范围一致
6.爆破参数设计
孔深 L/m
最小抵抗 孔距 排距 单孔药量
外部打孔 内部打孔 线W/m
a/m
b/m
Q/kg
2/3δ
0.45δ + 0.55δ ½药卷长
1.4W-2W 0.85a - 1.0a
qabδ
说明
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[ 6 ] 凌同华 , 李夕兵 . 多段微差 爆破震 动信号 频带能 量分布特 征的小波分析 [ J]. 岩石 力学 与工 程学 报 , 2005, 24( 14): 1117# 1122. [ 7 ] 宋 琦 , 陆鹏举 , 罗 强 . 光面爆破空气垫层装药轴向不耦 合系数 理 论 研 究 [ J]. 岩 石 力 学 与 工 程 学 报 , 2005, 24 ( 14): 1048# 1051. [ 8 ] 中华人 民共 和国 建设 部规 范 . 混凝 土结 构设 计规 范 ( GB 50010- 2001) [ S] . 北京 : 科学出版社 , 2002. [ 9 ] 中 华 人民 共 和 国 建设 部 规 范 . 砌 体 结 构 设计 规 范 ( GB 50003- 2001) [ S] . 北京 : 科学出版社 , 2002. [ 10] 杨伟林 , 杨柏坡 . 爆破地震动效 应的数 值模拟分 析 [ J]. 地 震工程与工程振动 , 2005, 25( 1): 8# 15
净
2 1 工程实例 1 混凝 土结构烟囱 , 取 H = 80 m, R 0 = 2. 6 m, Rh = 0 . 8 , E = 3 ∀ 10 N /mm , ! = 2 430 kg /m , 抗拉强度 Z c =
4 2 3
2M pa 。分别以起爆漂移 时差 ∀t = 30 m s、 40 m s 、 50 ms 、 70m s为例计算 , 即延期段别为 5 、 7 、 8、 11 段延期雷 管的起爆漂移时差 , 图 3 为不同漂移时差的雷管起爆 后不同时刻的动应力在混凝土结构烟囱竖向位置的分 布图。
100083; 2 兰州交通大学土 木工程学院 , 兰州 730070)
730070 ;
100044 ; 4 兰州交通大学机电工程学院 , 兰州
摘
要
烟囱定向控制爆破倒塌过程中 , 有时会出现沿横断面折断断裂现象 , 为了弄清其 产生的原因 , 利用运 动行
波的运动方程 , 求解不同起爆条件下行波的运动规律 , 以及 不同时刻爆炸 应力波在 烟囱中所产 生的应力作 用行为和 作用 位置 , 发现了最大拉应力可能出现的时刻和位置 , 并拟合绘 制出了 最大拉 应力的 分布曲 线。分别对 100m 高 混凝土结 构 烟囱、 80m 高砖砌结构烟囱进行了对比计算分析 , 认为烟囱定向控制爆破的起爆宜采用低段别、 短延期时差的起爆网路。 关键词 : 爆破工程 , 烟囱控制爆破 , 数值模拟计算 , 应力波 中图分类号 : TD 235. 1 文献标识码 : A
( x, t ) = 反 + 入 = P0 sin (x + c0 t - 2 H) ( 5) A c0 t0 1 3 炮孔爆生气体准静压力 根据凝聚体炸药爆轰理论 , 炮孔内装药爆轰结束 [ 5, 6] 后 , 炮孔内爆生气体的初始平均压力 p 0 为 : 2 1 p0 = ! D ( 6) 8 0 式中: ! 0 为炸药密度; D 为炸药爆速。 依据热力学原理 , 爆生气体在炮孔中发生等熵绝 热膨胀 , 当膨胀压力 p > p k ( p k 为临界压力 , 通常取 p k = 200MP a) 时, 膨胀压力变化遵循如下规律: 6 Vc p = p0 ( 8) V1 当 p < p k 时, 压力变化遵循如下规律:
#
4 9
( a)
∀ t= 30 m s
dc db
8 3
Lc Lb
[ 7]
4 3
( 10)
以常用的 2 岩石硝铵炸药为 例 , 密度 ! . 0 0 = 1 g /m, 炸药爆速 D = 3 600 m / s , 炮 孔装药 直径 d c = 32 mm, 炮孔钻凿直径 d b = 40 mm, p k = 200M Pac)
∀ t= 50 m s
第 3期
谢飞鸿等 : 定向爆破烟囱的回程应力波分析
57
( d)
∀t = 70m s
( a)
∀t = 30 m s
图 3 爆炸应力波在混凝土结构烟囱中的分布 情况
2 2 工程实例 2 砖结构烟囱 , 取 H = 80 m, R 0 = 2 . 6 m, Rh = 0 . 8, E = 1 600 ∀ 6 . 3 N /mm , != 2 200 kg /m , 抗拉强度 z c =
2 3
0 . 141 ∀ 6 . 3M pa , 同样分别以起爆时差 ∀t = 30m s、 40 m s、 50 m s 、 70 m s为例计算 , 即延期段别为 5 、 7 、 8 、 11 段延期雷管的起爆漂移时差, 图 4 为不同漂移时差的 雷管起爆后不同时刻的动应力在砖结构烟囱竖向位置 的分布图。
[ 9]
3 结
论
( b) ∀ t = 40 m s
本文针对烟囱定向爆破拆除时, 不同段别的雷管 分别单响起爆后, 所产生的爆炸应力波在砖结构和混 凝土烟囱中的运动及影响效应进行了计算分析, 得出 以下结论: 1 ) 通过计算分析 , 单段单响起爆爆炸应力波主要 作用在烟囱距地面高 3 / 5~ 4 / 5 H 之间, 而且对于混凝 土结构的烟囱爆炸应力波作用位置相对砖结构烟囱的 作用位置低一些 ; 2 ) 同样的爆炸能量, 应力波作用对砖结构烟囱作 用明显大于混凝土结构, 而且影响时间相对滞后; 也就 是说应力波在 砖结构中 传播速度 较混凝土 结构中慢 [ 10] 一些 ; 3 ) 对于段别较高的雷管起爆 , 其影响的幅值相对 较小, 影响作用的范围相对来说稍长一些 , 而影响的位 置靠近烟囱中部, 这对烟囱的可靠定向倒塌特别是使 用年限很长、 结构强度较低的砖结构烟囱的定向爆破 倒塌来说影响作用是很大的, 在实际工程中应尽可能 使用段别号小、 漂移时差相对较小的雷管引爆, 本文的 计算分析结构与工程中设计和施工所采用的起爆方法 理念是一致的; 4 ) 本计算模型采用弹性单元模型, 未考虑应力波 阻尼作用影响。从计算结果 来看, 计算应力值较实际 偏大, 但应 力波 发生 的规 律 和行 为的 计算 分析 是可 靠的。
[ 4]
P0 sin ( z - c0 t) ( 1) A c0 t0 当此压力波在烟囱顶 部自由端反射后形成拉伸 波, 产 生 拉应 力。在 半波 的一半发生反射后开始形 成净 拉应力 , 即在 H /c0 + t0 /2< t < H /c0 + t0 时间范 围内 , 若净 拉应 力大 于烟 囱介质 的抗 拉强 度, 距离 图 2 反射波在烟囱顶端 烟囱 顶 部 某 处 会 发 生 层 应力分布图 裂, 如图 2 所示。 设在某一时刻 t , 满足 H /c0 + t0 / 2< t < H / c0 + t0, 入射 波 分 布 在 [ c0 ( t - t0 ), H ] , 反 射 波 分 布 在 H - c0 ( t - H /c0 ), H 即 [ 2 H - c0 t , H ] , 其 中 ( 2 H c0 t ) < c0 ( t - t0 ) 。 在 t 时刻入射压应力为; P0 sin ( z - c0 t ) ( 2) 入 ( z, t ) = c0 t0 A ( z, t) = 式中 P 0 为初始应力; 其中 z [ c0 ( t - t0 ), H ] 反射拉应力为 : P0 sin ( z + c0 t - 2 H) 反 ( z, t ) = A c0 t0 其中 z [ 2 H - c0 t , H ] 则在烟囱顶端的净拉应力为 : 当 z [ c0 ( t - t0 ), H ] 时 净 ( z, t ) = 反 + 入 P0 ( z + c0 t - 2 H) + = sin A c0 t0 P0 ( z - c0 t ) sin A c0 t0 当 z [2 H - c0 t , c0 ( t - t0 ) ] 时
在定向爆破拆除烟囱时, 炸药爆炸不仅时预定位 置的混凝土或砖块产生破碎而使其沿预定方向倒塌 , 同时爆炸应力波所产生的竖向震动作用对烟囱结构的 影响作用也是很大的, 爆炸应力波对烟囱的影响作用 程度、 影响作用位置、 作用时间等历程作用效果分析 , 将对工程设计和施工有着重要的意义, 本文采用竖向 震动反应分析方法, 分析爆炸应力波对烟囱结构的震 动效应。
1 回程应力波计算模型
1 1 几何模型 杆传播的压缩波在自由端经反射后将形成与此入 射波反向传播的拉伸波, 同样 , 入射到自由表面的压缩 波反射也会 形成拉 伸波, 这 些返回的拉伸波与入射压缩 波的后续部分直接干涉的结 果 , 有可能 在邻近 自由表 面 附近造成相 当高的 拉应力 , 只要净拉应力大于动态断裂 [ 1- 3] 强度就 会 发生 层裂 , 在 烟囱定向爆破中的层裂问题 也是如此。以微斜的正锥形 杆建立烟囱的几何模型如图 图 1 烟囱几何模型 1 所示。 1 2 力学计算模型 在烟囱 底部 爆破 时, 假 设爆炸对烟囱作用力是个半波正弦压力脉冲, 如果脉 冲持续时间为 t0, 则波长度为 c0 t0, 角频率 = / t0, 则 该脉冲应力可表示为
( c)
∀t = 50 m s
( d ) ∀ t = 70 m s 图 4 爆炸应力波在砖结构烟囱中的分布情况
58 参 考 文 献
振 动 与 冲 击
2007 年第 26卷
[ 1 ] 吴文武 , 韩 强 , 李 忱 . 结构的应力波 [M ] . 北京 : 科学出 版社 , 2001. [ 2 ] 娄建武 , 尤 源 , 方 向等 . 基于反应谱值分析的爆破震动 破坏 作 用 评 估 研 究 [ J] . 爆 炸 与 冲 击 , 2003, 23 ( 1 ): 41# 46. [ 3 ] 张 雪 亮 , 黄 树 棠 . 爆 破 地 震 效 应 [M ]. 北 京 : 地 震 出 版 社 , 1981. [ 4 ] 廖振鹏 . 工程波动理论导论 [M ]. 北京 : 科学出版社 , 2002. [ 5 ] 李夕兵 , 凌同华 . 单段与 多段微 差爆破 地震的 反应谱 特征 分 析 [ J ]. 岩 石 力 学 与 工 程 学 报 , 2005, 24 ( 14 ): 2109# 2413.