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水下钻孔爆破水击波衰减规律的研究

陶明  
【摘要】: 水下爆破作为工程爆破的一个重要分枝,有着施工复杂,技术难度高等特点。第二次世界大战以后,随着国际航运业的发展,各国为了疏通航道,加深港口建设,水下爆破得到了迅速的发展。在这一过程中水下钻孔爆破的工程实践比较多,前苏联和美国等一些国家的学者在水下裸露药包的爆破作了一些研究,但是对水下钻孔爆破的研究较少,出现了理论滞后于实际的情况。 首先根据水下爆破用途的不同,阐述了水下爆破的分类及其分类方法。介绍了水下钻孔爆破的研究历史和研究现状,从波动学原理出发介绍了岩石中波的传播特性、应力波参数以及岩石破碎理论。分析了在岩石破坏过程中由炸药爆炸产生的应力波对岩石的破坏的主导作用,岩石破坏主要有剪切破坏和拉伸破坏,由于岩体裂隙的存在使得反射波对岩石的反向拉伸破坏起着很重要的作用。 通过对水环境对炸药性能的影响和水面水底对水中爆炸的影响两个方面的分析,介绍了水对爆破的影响因素。用波动学原理分析了水下钻孔爆破的波动学关系。 采用数值模拟的方法,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立水下钻孔爆破模型并进行数值运算得出了水下钻孔爆破过程中水击波的传播规律。完整的给出了水下钻孔爆破的建模方法和数值计算过程,最终得出了在特定的岩石参数、炸药参数、水参数的情况下水下钻孔爆破过程中水击波传播的衰减规律。 为了验证数值模拟的可信性,将数值模拟结论与工程实际进行验证,把数值模拟结果与水利部长江科学院工程质量检测中心在上海洋山深水港水击波监测结果相比较,得出了数值模拟与实测结果在数量级基本一致的结果。证明了数值模拟结果的合理性和可信性。 研究得出如下几点结论 (1)利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟得出了不同钻孔深度的水下钻孔爆破的水击波传播规律。 (2)通过对洋山深水港水下钻孔炸礁爆破的模拟,对比实验情况,验证了数值模拟的可信性和正确性,从而证明了得出的水下钻孔爆破的水击波传播规律的可信性。


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