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导流洞围堰拆除爆破冲渣效果关键影响因素研究

作　者: 薄清元
导　师: 吴新霞；刘美山
学　校: 长江科学院
专　业: 岩土工程
关键词: 导流洞围堰拆除爆破块度分布启动速度单耗 ANSYS/LS-DYNA
分类号: TV542
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 43次
引　用: 2次
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内容摘要

岩石爆破过程机理复杂,影响因素繁多,高度非线性,很难用具体的数学方程来描述。在爆破效果及评价爆破质量中,爆破块度是个重要指标,爆破块度对导流洞围堰拆除能否实现即时过流具有决定性影响。因此,对导流洞围堰块度及其运动特性的研究具有重要的实际意义。本文首先详细阐述了爆破块度的各种模型的研究现状及其理论分析与评价。其次从理论上对岩体爆破破碎机理进行了动力分析并指出了影响爆破效果的主要因素,在确定出单耗是第一梯队影响因素后,详细阐述分析了爆渣的启动速度研究,对导流洞围堰内外水面高差大的情况下石块运行按涌潮的理论进行了尝试分析,并对堰内外水头差较小条件下能实现过流冲渣进行了论证。最后运用LS-DYNA数值模拟软件,通过对相同岩石条件、不同水深条件下水下爆破分别进行多次模拟分析,比较各模型中不同的破坏半径后,计算出岩石的单耗,通过对所得数据组的处理,研究单耗随着水深的变化关系。由模拟结果可以看出,随着水深增加,水介质对岩石爆破破碎的阻碍作用在增加,单耗相应增加。在h = 20 ~ 25m水深的情况下,单耗需要增加到h =0m条件下的3～5倍,与混凝土试块爆破试验基本吻合,进而更好地指导工程实践。本文的研究的重点或创新在于:将水压引入到爆破块度及其运动特性的研究中,并且对水头差较小的情况下实现过流冲渣进行了分析;深水条件下的数值模拟分析及其与试验情况进行对比。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 问题的提出及意义  9-10
  1.2 研究现状  10-12
  1.3 本论文的主要内容  12-14
第二章导流洞围堰拆除爆破最大块度确定  14-38
  2.1 引言  14
  2.2 国内外爆破块度模型研究及其评价  14-21
    2.2.1 应力波模型及评价  14-16
    2.2.2 分布函数模型及评价  16-18
    2.2.3 能量模型及评价  18-19
    2.2.4 分形模型及评价  19-20
    2.2.5 BDM 模型及评价  20
    2.2.6 动态力学模型及评价  20-21
  2.3 导流洞围堰拆除爆破块度模型选用  21-22
  2.4 水下块石运动力学分析简介  22-23
  2.5 块石启动流速的确定  23-31
    2.5.1 “类涌潮”情况下石块的运动  23-26
    2.5.2 平衡方程法求解石块的启动流速  26-29
    2.5.3 按泥沙运动的经验公式确定启动流速  29-30
    2.5.4 三种算法结果对比分析  30-31
    2.5.5 工程实例：过流条件下可被冲走的最大粒径确定  31
  2.6 堰内外水头差较小条件下能实现过流冲渣的论证  31-37
    2.6.1 基于宽顶堰和三角形缺口情况下的理论推导  31-34
    2.6.2 工程实例  34-37
  2.7 导流洞围堰拆除爆破参数确定步骤  37
  2.8 本章小结  37-38
第三章：水下岩石爆破作用机理及爆破块度主要影响因素分析  38-50
  3.1 引言  38
  3.2 岩石爆破理论的发展  38-40
  3.3 水下岩石爆破特性分析  40-43
    3.3.1 水对爆破效果的影响  41-42
    3.3.2 岩体结构对爆破的影响  42
    3.3.3 岩性对爆破的影响  42-43
  3.4 水下钻孔爆破理论、经验公式及有关参数  43-47
  3.5 影响岩体爆破质量的主要因素  47-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章水深对爆破效果及炸药单耗影响研究  50-79
  4.1 引言  50
  4.2 水介质条件下爆破破碎效果模型试验  50-54
    4.2.1 试验方案  50-51
    4.2.2 试验成果  51-54
    4.2.3 试验结果  54
  4.3 水深变化条件下的数值模拟  54-78
    4.3.1 爆破数值模拟软件  54-56
    4.3.2 ANSYS/LS-DYNA 基本求解过程  56-57
    4.3.3 材料模型及参数  57-61
    4.3.4 无反射边界条件  61-62
    4.3.5 ALE 算法基本理论  62-65
    4.3.6 计算模型  65-69
    4.3.7 计算结果  69-74
    4.3.8 结果分析及比较  74-78
  4.4 本章小结  78-79
第五章结论与展望  79-82
  5.1 结论  79-80
  5.2 展望  80-82
参考文献  82-87
致谢  87

导流洞围堰拆除爆破冲渣效果关键影响因素研究

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