论文题目: 条形药包硐室控制爆破仿真研究及其在高等级路基工程中的应用
论文类型: 博士论文
论文专业: 采矿工程
作者: 黎剑华
导师: 陈寿如
关键词: 条形药包,硐室爆破,位移场,应力场,路基工程
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 20世纪80年代以来,我国高等级公路、高速铁路等基础设施的建设取得了举世瞩目的成就,有效地促进了国民经济和社会的发展。特别是近三年来,我国的高速公路、高速铁路等基础设施建设更呈现出无限生机。 在高速公路、高速铁路路基工程施工中,必然会遇到大量石方爆破施工难题。国内外许多学者曾对条形药包硐室爆破进行了大量的研究工作,但由于测试手段和数学模型研究等方面的局限性,致使条形药包实验和理论研究均未取得实质性的突破,从而限制了条形药包硐室爆破技术的应用和推广。 论文结合路基工程爆破实践,以“条形药包硐室控制爆破仿真研究及其在高等级路基工程中的应用”为题,运用全息动光弹和全息干涉法等激光技术对条形药包硐室控制爆破模型进行实验研究,同时采用DYNA-2D、DYNA-3D软件进行爆破模型仿真分析,取得了如下成果: (1) 在前人研究的基础上,建立了路基工程条形药包硐室控制爆破“长抗比η”与装药量Q之间的计算公式Q=e·K·f(n)·W~3·η,表明当e,K,n,W等基本参数确定时,Q与η成线性关系。 (2) 建立了三维动态散光光弹性爆破实验系统,首次对条形药包一端起爆、两端同时起爆、中点起爆的爆破模型进行研究,得到3组模型4个时刻的动态应力场条纹图,并得出:从全应力场的强度、均匀性综合考虑,两端同时起爆药包的爆破效果最好,中点起爆效果次之,一端起爆效果最差。 (3) 对等比例的路基工程爆破模型进行了激光全息干涉法实验,得到了1组模型3个时刻的动态位移场条纹图,位移场分析结果表明:任意时刻,条形药包中垂线上的极值位移都是全场最大位移值,该值比其它剖面的对应值大3倍以上,且其平均离面位移也最大。 (4) 在低爆速(v:800 m/s),中爆速(v=3600 m/s),高爆速(v=6100 m/s)情况下,运用DYNA-2D程序对条形药包分别在一端、两端和中间起爆的爆炸场特征进行仿真研究,得到了相应的应力场及
论文目录:
第一章 绪论
1．1 前言
1．2 条形药包硐室控制爆破技术
1．2．1 产生与特点
1．2．2 应用过程
1．3 研究现状
1．3．1 理论研究的现状
1．3．2 模拟(仿真)研究与实验技术现状
1．4 论文研究的内容、技术思路
1．4．1 论文研究的内容
1．4．2 论文研究的技术思路
第二章 路基条形药包硐室控制爆破理论基础
2．1 引言
2．2 基本概念及基本原理
2．2．1 条形药包的基本概念
2．2．2 基本原理
2．2．3 路基工程条形药包硐室控制爆破药量计算方法
2．3 球形及条形药包爆破弹性应力波研究
2．3．1 球形药包爆破波动方程
2．3．2 条形药包爆破的波动方程
2．4 球形药包及条形药包爆破任意时刻的爆腔压力
2．4．1 炸药与空气分界面处冲击波初始参数的计算
2．4．2 冲击波在空气传播中波阵面参数的计算
2．4．3 冲击波在空气与药室壁分界面压力的计算
2．5 球形药包爆破的弹性波的数值解
2．6 条形药包划分等效单元球形药包的原则
2．6．1 等效单元球形药包的爆腔膨胀特点
2．6．2 等效单元球形药包的时间影响域
2．6．3 等效单元球形药包的初始加载过程
2．7 等效单元球形药包激发的应波场的计算
2．8 小结
第三章 条形药包不同位置起爆时的应力场实验研究
3．1 引言
3．2 实验方法与实验装置
3．2．1 激光器的构造及原理
3．2．2 同步控制系统
3．2．3．分离主应力的基本方程
3．3 实验设计及条纹级次判别分析原理
3．3．1 实验设计
3．3．2 等差条纹级次判别分析方法要点
3．3．3 动态等差条纹分析和数据处理
3．4 实验模型设计剖面上应力波传播的研究
3．5 小结
第四章 路基条形药包爆破模型位移场全息干涉研究
4．1 概述
4．2 实验系统和基本原理
4．2．1 多时刻记录的激光全息干涉光路
4．2．2 爆炸加载与光测记录系统的同步控制
4．3 全息干涉条纹的分析理论
4．4 实验模型设计
4．5 条形药包在公路路堑爆破时位移场研究
4．6 小结
第五章 路基条形药包硐室控制爆破数值仿真研究
5．1 引言
5．2 DYNA-2D及DYNA-3D程序计算方法简介
5．2．1 控制方程组及空间有限元离散化
5．2．2 高斯积分与沙漏控制
5．2．3 时间积分
5．2．4 应力计算
5．2．5 人工体积粘性
5．2．6 时间步长控制
5．3 滑移面及接触—碰撞问题
5．4 条形药包不同位置起爆的爆炸场数值仿真研究(DYNA-2D)
5．4．1 计算模型
5．4．2 设计参数
5．4．3 炸药的状态方程
5．4．4 介质的状态方程
5．4．5 计算结果输出
5．4．6 结果分析
5．5 路基模型条形药包两端起爆三维数值仿真(DYNA-3D)
5．5．1 计算模型
5．5．2 设计参数
5．5．3 炸药的状态方程
5．5．4 介质的状态方程
5．5．5 仿真结果输出
5．5．6 结果分析
5．6 小结
第六章 条形药包硐室控制爆破在路基工程中的应用实例
6．1 引言
6．2 爆破设计
6．2．1 工程概况
6．2．2 爆破设计要求及论文研究成果的运用
6．2．3 导硐及药室开挖
6．2．4 药量计算
6．2．5 压缩圈、边坡保护层及上、下破裂线计算
6．2．6 爆破网路设计
6．2．7 硐室堵塞设计
6．2．8 安全校核
6．3 技术经济分析与评价
6．3．1 爆破方量计算
6．3．2 主要技术经济计算
6．3．3 爆破效果
6．4 小结
6．5 爆破设计图
第七章 结语
7．1 主要结论
7．2 论文的创新点及展望
参考文献
附录：CD光盘一张
攻读学位期间主要的研究成果
一、发表的论文
二、承担的科研工作
致谢
发布时间: 2006-03-28
参考文献
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