柱状装药爆轰方向对爆破震动影响的研究

摘要

爆破在给建设带来便捷、经济的同时，也带来了许多负面的效应，对于上万吨炸药量的爆破，爆破产生的震动有害效应对周围环境的影响将是不容忽略的，爆炸中远区都会有很强的振动，对爆破周围环境可能会产生破环。因此，如何使爆炸能量尽可能的应用到岩体的破碎、抛移等有效的方面，相对降低爆炸产生震动破坏等有害的方面，进而保护周围环境的安全一直是人们非常关心的一个课题。
　　 本文针对柱状装药爆破中利用爆轰方向来调整作用于岩体破碎的能量或产生爆破震动的能量进行了分析研究，即利用柱状装药爆轰方向来改变或控制爆破震动的作用方向和强度，将保护物布置在爆轰传播反方向上，使爆轰主要沿没有保护物的方向传播，主要有以下几方面工作。
　　 (1).运用爆轰与爆轰波相关理论知识，理论上分析了爆轰产物的一维流动、爆轰方向上爆轰产物质量与能量的分配情况，得出爆轰波的传播方向对爆轰产物的质量和能量的分布存在着影响。其特性将由爆炸弹性地震波体现到地面结构振动效应上，可以通过波动方程和爆炸地震反应谱来分析和描述地面结构振动效应。
　　 (2).进行现场爆破试验，从最大振速及振速增量变化和萨道夫斯基公式拟合规律对试验数据进行分析，得出：等爆心距处爆轰正方向的最大振速大于反方向的最大振速；单一方向上最大振速随着爆心距的增加而较小；单方向上近区振速变化较大；近区爆轰正、反方向上振速差值较明显；爆轰正方向振速衰减较快等爆破振动地震波传播方向性规律。
　　 (3).最后利用ANSYS/LS-DYNA对柱状装药爆炸近区和爆炸远区进行数值模拟，从等效应力云图、时间历程曲线、萨道夫斯基公式拟合规律分析，得出了柱状装药爆破震动衰减和方向性规律，爆轰波的传播方向将影响不同爆轰方向上的震动速度大小，但是这种现象存在着一个临界距离。
　　 文中通过对爆轰波传播和爆破震动进行理论分析，再与现场爆破试验和ANSYS/LS-DYNA数值模拟相结合，研究得出柱状装药爆轰方向在一定临界距离内对爆破震动将产生影响。为柱状装药爆破中如何保护边坡、围岩、基岩及减小临近建(构)筑物爆破震动提供一定的理论依据与操作方法。