小缺口爆破技术对冷却塔拆除的影响数值模拟研究.pdf

第36卷第2期 2019年6月 Vol. 36 No. 2 Jun. 2019 爆破 BLASTI NG doi10.3963/j. issn. 1001 -487X. 2019.02.013 小缺口爆破技术对冷却塔拆除的影响 数值模拟研究* 张建舉，叶永第，罗余津，周文新黄叭姜婷炉 1.武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉430070；2,北方爆破科技有限公司，北京100089 摘要某发电厂内冷却塔需爆破拆除。为了减少冷却塔爆破拆除过程中倒塌瞬间产生的振动和地震波 对邻近建筑物的振动影响，利用ANSYA/LS-DYNA软件结合工程实例按照传统爆破技术和小缺口爆破技术 对冷却塔的爆破拆除工程及倒塌范围进行数值模拟分析，并对这两种爆破技术的实际爆破效果进行对比分 析。分析结果表明对冷却塔拆除爆破的数值模拟的效果与实际爆破效果比较相符，爆破数值模拟果对爆破 设计有一定的指导作用；通过对模拟结果与实际爆破效果的对比分析，小缺口爆破技术能够促进冷却塔的倾 倒速度以及提高冷却塔触地破碎程度和降低爆破振动，降低了爆破的工作量和成本，提高了整体经济效益。 关键词冷却塔；拆除爆破；数值模拟；小缺口爆破技术 中图分类号TO746.5 文献标识码A 文章编号1001-487X201902 - 0085 - 07 Numerical Research on Effect of Smal l -notch Bl asting Technol ogy on Expl osion Demol ition of Cool ing Tower ZHANG Jian-hua, YE Yong-xi ,LUO Yu-xiang ,ZHOU Wen-t ao ,HUANG Gang JIANG Ting-t ing 1. School of Resources and Environmental Eng ineering, Wuhan University of Technolog y, Wuhan 430070,China；2. Northern Blasting Technolog y Co Ltd,Beijing 100089,China Abstract The blasting scheme and collap se effect of the cooling towers of a p ower p lant were introduced. In or der to comp are the vibration imp act of the cooling towers and other building s blasting demolition between traditional blasting technolog y, numerical simulation analysis by using ANSYA/LS-DYNA software was carried out. The analysis results show that the numerical simulation for cooling tower demolition blasting is consistent with the actual blasting effect. The blasting numerical simulation can serve as a g uide for the blasting desig n. Comp ared analysis of simulation and actual blasting results, the increase of contact tower crushing deg ree can reduce the blasting vibration, blasting work load and cost, and imp rove the overall economic benefit finally. Key words cooling tower ； exp losive demolition ； numerical simulation ； small-notch blasting technolog y 改革开放以来，国家大兴城市建设以及完善电 力系统覆盖，建设了许多发电场、大小工厂和楼房 等。但随着规划扩建和环境保护，被淘汰的遗留冷 却塔、烟囱、楼房等由于建筑物本身高度且环境地理 收稿日期2018 - 06 - 01 作者简介张建华1963 -,男，博士、教授，主要从事采矿、爆破、安 全等方面研究，E-mail zjhwut sina. como 通讯作者黄 冈91986 -,男，博士、副教授，主要从事采矿、爆破 等方面研究，E-mail 339444634 qq. como 基金项目青年自然科学基金No.51804235 东南边和高压线的距离只有20 m,在底部围墙外南侧为居民楼。在拆除冷却塔的 东南方向200 m处有3组冷却塔在正常工作，总体 来说周边环境较为复杂,具体布局如图1所示。配 电室、水泵房、材料间、住宅楼、机修间、高压线等为 需要保护的目标，由于周边需要保护的建筑和设施 较多，给爆破拆除增加了难度。 生活水池 Oo O 附属综合楼 心、厂1］ r化学水 琴合宀 处理室 水泵房I I Li I机修间 30 30 1 2萝料间 澄清池 2 妞楼 斗 I器材库I 高H 小諒 |空压机房| 倒 塌 方 ［循环 Ld水泵房 加药间 ■ 哼险品［库I配电室I 」围墙 图1工程现场周围环境单位m Fig . 1 Environment around the p roject site unit m 12冷却塔结构特点 该冷却塔为双曲线薄壁钢筋混凝土结构。底面 基础直径为80 m,顶部直径4立柱上炮孔 数为460个。人字柱总药量Q 50. 6 kg , 1号和 2号冷却塔人字形立柱共计装药量101.2 kg0 77.25 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 WWWWWWWWWWWWW 中 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 l 0 |J I1 线二 图2卸荷槽分布情况（单位m） Fig . 2 Distribution of relief slots（ unit m） 2 圈梁切口 圈梁为1 2 m xO. 7 m的钢筋混凝土结构。 孔深根据厶2/33来决定炮孔深度，缺口处壁 厚60.7 mo炮孔深度 0.47 m；炮孔间距a 0.3 m；炮孔排距b a 0. 3 mo 3 单孔装药量 按公式Q - qab8,式中q取1500 g /m‘，计算得 单孔装药量为Q 95 g ,Q取100 g ,爆破前根据试爆 结果调整药量。 堵塞长度0.3 m；炮孔排数n3；总炮孔数 N260个;圈梁总装药量026 kg , 1和2冷却塔 圈梁共计装药量52 kg。 根据以上计算公式可求得各参数的取值，如表 1所示。 表1爆破参数设计 Tabl e 1 Bl asting parameter design 部位孔深/cm孔距/cm单元孔数单元数孔数/个 单孔药量/g总药量/kg 1冷却塔 支404014646011050.6 圈473021326010026.0 2冷却塔 支404014646011050.6 圈473021326010026.0 合计153.2 4冷却塔预拆除和卸荷槽的开设 在起爆前首先要对冷却塔进行预拆除工作，即 开设卸荷槽等工作。本工程中使用压力锤对在冷却 塔缺口方向共开设13个卸荷槽，卸荷槽参数如图2 所示。 2.3起爆网路计 爆破网路设计在拆除爆破中有着很重要的作 用，合理的连接方式和起爆方式可以确保冷却塔的 顺利倒塌以减少坐塌振动的破坏等，本次工程爆破 网路为双向多点触发，使用的是非电雷管，起爆方式 为孔内延迟,起爆元件采用HS1、HS5、HS10段的半 秒导爆管雷管，用MS1毫秒导爆管雷管作为传爆 元件。 在网路连接的过程中使用双雷管来确保在传爆 的过程中至少成功激发1发雷管，确保网络传播的 可靠性。冷却塔之间采用半秒延期雷管延期3 s来 降低冷却塔倒塌过程中产生的塌落振动。 2.4安全防护措施 2.4.1振动计算 在冷却塔拆除爆破过程中还需加强安全防范措 施，以避免不安全事故的发生，特别是冷却塔在塌落 过程中产生的塌落振动爆破振动对邻近建筑物的振 动影响。 现根据经验公式2对冷却塔拆除爆破过程中 产生的振动进行计算如下所示 式中y为冷却塔在倒塌过程中产生的质点振 动速度,cm/s；M为结构的质量，t/s；g为重力加速 度,m/s2;O-为地面介质破坏强度，取10 MPa；/为 邻近建筑物距冲击区中心距离,m；在另一方面由于缺口相 对较小所以钻孔和炸药使用量大大减少，提高了整 体经济效益。 2 相对于传统拆除爆破技术，在黔北发电场 冷却塔爆破拆除中提出小缺口爆破技术。在只爆破 支腿的情况下，在冷却塔塔身开设高卸荷槽。利用 ANSYA/Ls-Dyna软件对两种方案分别建立模型，对 比分析了两种方案在倒塌过程的运动趋势和受力情 况，并对两种方案的倒塌位移、爆堆宽度以及在爆破 振动方面做了分析研究。结果表明小缺口爆破方 案提高了冷却塔的倾倒速度以及减少了爆破振动, 在爆堆方面并无明显改变。 3 通过本次模拟对比可得，为了使经济效益 最大化，可将小缺口爆破技术应用到在实际工程中。 小缺口爆破技术有效地降低了工程成本，提髙了整 体经济效益，在缺口小、炸药使用量少的情况下能够 促进冷却塔的倾倒速度以及提高了冷却塔触地破碎 程度;在另一方面也降低了爆破振动,减少了对邻近 建筑物的损害。 第36卷第2期张建华，叶永喜,罗余祥，等 小缺口爆破技术对冷却塔拆除的影响数值模拟研究91 参考文献References [1] 李胜林，刘殿书，刘凯，等.双曲线冷却塔爆破拆除 数值模拟研究[J].北京理工大学学报,2014,34 2 123-126,142. 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