填砂爆破机理及装药参数研究

论文摘要

针对水压控制爆破在构筑物拆除中存在的缺陷,本文提出了利用砂土代替水作为传压介质的填砂爆破新技术。填砂控制爆破是指将炸药置于受约束的有限砂域内,当炸药爆炸时,利用砂土的传压作用,通过砂土中冲击波的传播将能量均匀地作用于介质上,使介质达到破碎的一种控制爆破技术。本文对填砂爆破的基本原理进行了研究,并提出了利用砂土作为传压介质时使结构破坏的药量计算公式和装药参数的确定方法。本文基于前人所做的工作,对填砂爆破的基本理论进行了理论研究和分析,包括砂土中爆炸理论、填砂爆破的机理、相似率和量纲理论,以及柱状薄壁壳体在集中药包爆炸荷载作用下结构的动力响应;利用砂土中爆炸冲击波冲量和能量与结构破坏的能量准则,提出了薄壁圆筒结构和薄板结构的单个集中药包计算公式以及曲壁结构群药包计算公式,并对填砂爆破药包间距、入砂深度和装药高度等参数进行了研究,提出了合理的药包位置参数设置的原则;利用应变电测法并通过物理实验,测量了不同砂土在不同药量炸药爆炸作用下,圆筒薄壁结构物壁部应变曲线和最大应变,并与理论计算最大应变进行了对比,证实了本文填砂爆破药量计算公式在理论上的合理性;根据本论文提出的药量计算公式对有代表性的工程实例进行了计算,得出的结果与实际相符,验证了本文提出的填砂爆破药量计算公式是可行的,并且在实际工程中也具有可操作性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及选题意义
• 1.1.1 填砂控制爆的特点及其研究背景
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 薄壁容器式建、构筑物爆破药量计算研究状况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 填砂爆破理论分析
• 2.1 砂土中爆炸理论
• 2.1.1 砂土的物理力学性质
• 2.1.2 砂土中冲击波基本方程
• 2.1.3 内部爆炸应力场
• 2.2 填砂爆破理论
• 2.3 构筑物爆破机理
• 2.4 柱状薄壁壳体动力响应分析
• 2.5 填砂爆破的相似律及量纲理论
• 2.5.1.量纲分析理论
• 2.5.2.填砂爆炸相似理论
• 第三章 填砂拆除爆破药量计算模型
• 3.1 砂土中冲击波在固壁反射的单位冲量值近似计算
• 3.2 柱状容器填砂爆破中合理药包位置参数设置
• 3.3 填砂爆破薄壁圆筒结构的单个集中药包药量计算公式
• 3.4 薄板结构填砂爆破单个集中药包药量计算公式
• 3.5 填砂爆破中群药包药量计算公式
• 3.5.1 等效距离R*的计算
• 3.5.2 计算作用于曲壁上的冲量
• 3.5.3 药量计算模型
• 第四章 填砂爆破试验分析
• 4.1 填砂爆破试验分析
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 试验仪器参数设置
• 4.1.3 应变片粘贴
• 4.1.4 试验结果分析
• 第五章 填砂爆破拆除设计与工程应用
• 5.1 布药原则及设计步骤
• 5.2 填砂爆破拆除工程实例
• 总结
• 一、主要结论和创新点
• 二、问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果