定向爆破抛掷距离与最小抵抗线关系研究.pdf

第2 1 卷第3 期 2 0 0 4 年9 月 爆破 B L A S T I N G V o l _ 2 1N o3 S e D2 0 0 4 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 0 4 0 3 一o o o l 0 4 定向爆破抛掷距离与最小抵抗线关系研究“ 高荫桐“2 ，龚敏2 ，谭权2 ，于亚伦2 1 河北建筑科技学院，河北邯郸0 5 6 0 0 2 ；2 北京科技大学，北京1 0 0 0 8 3 摘要抛掷距离是抛掷堆积的关键．而抛掷堆积又是定向爆破的核心内容．为了进一步验证抛掷距离与 最小抵抗线的关系，通过选取不同爆破参数和布药结构的模拟试验，对抛掷距离进行系统分析与研究，以期 获得正确结论并指导定向爆破设计。 关键词定向爆破；抛掷距离；最小抵抗线 中图分类号 T D 2 3 5 ．1 文献标识码A R e l a t i o n s h i pB e t w e e nC a s t i n gD i s t a n c ea n dB u r d e n i nD i r e c t i O n a IB l a s t i n g G A OH 卅￡o “ 9 1 ”，G o N G M 抽2 ，似N Q “n n 2 ，y 【，y 矗一Z ⅢI2 1 ．H e b e i1 f l s t i 【u t eo fA r c l l i t e c t u r a lE n g i n e e r I n g ，H a n d a n0 5 6 0 0 2 ，c } 1 i n a 2u n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dT e c h n 。1 0 9 yB e j j i n g ，B e i j i n g 加0 0 8 3 ，c h i n a A b s t r a c t T h ec a s t i n gd i s t a Ⅱc ei st h ek e yt ot h et h r d wp i I i n gw h i c hi st h ec o r eo fd i r e c t l o n a lb a l s t i n g ．I no r d e r t of u n h e fv e r i f yt l l er e I a t i o nb e t w e e nc a s t i n gd i s t a n c ea n db u r d e n ．t h ep a p e r8 y s t e m i c a I l ya n a l ”e sa n dr e s e a r c h e s t h ec a s t l n gd l s t a n c eb ys i m u l a t i o nt e s to fd i f f e r e n tb I a s t i n gp a r a m e t e r Sa n dl a y o u to fc h a r g eT h ea u t h o r se x p e c t t h a tt h er e s e a r c hc o n c I I l s i o ng u i d e st h ed i r e c t i o n a lb l a s t i n gd e s i g n K e yw o r d s d i r e c t i 。m lb I a 3 t i n g ；c a s “n gd l s t a n o e ；b u r d c n 1 刖罱 抛掷堆积计算是定向爆破设计的核心，爆破漏 斗、可见漏斗、爆破方量和抛掷方量是抛掷堆积计算 的基础，堆积形态计算就是将堆积体与爆破方量、抛 掷方量进行体积平衡，其关键数据是定出前沿抛距、 质心抛距，进而划出抛掷堆积范围和最高堆积点位 置。关于抛掷堆积计算，通常采用体积平衡法和抛 体堆积法。 体积平衡法认为当斜坡地形爆破时，多药包爆 破形成的堆积体是由每一个药包形成的堆积体的叠 加；堆积体的前沿抛距、质心抛距和最高点抛距均正 收稿日期2 0 0 4 0 7 一1 2 作者简介高荫桐 1 9 6 3 一 ．男；邯郸河北建筑科技学院副教授 北京北京科技大学在读博士生． * 基金项目国家自然科学蓝金 1 9 8 0 2 0 0 2 ． 比于药包摄小抵抗线。 抛体堆积法认为堆积体的最远抛距、质心抛距 和最高点抛距只与抛体的初速度有关，而初速度只 与炸药量和介质性能有关，与最小抵抗线无关。 2 爆破试验 2 ．1 试验目的意义 针对体积平衡法和抛体堆积法关于最小抵抗线 是否影响抛掷距离的2 种观点，对不同的布药结构、 药包大小、最小抵抗线等进行了模拟试验，通过收 集、整理、对比和分析试验数据，发现抛掷距离与最 小抵抗线是否存在正比关系，并采用2 种方法分别 就抛掷距离进行验证计算，希望得到真实、客观的结 论。 本研究重点分析前沿抛距与最小抵抗线关 系 。 万方数据 2 爆破 2 0 0 4 年9 月 22 模拟试验条件 05 w 、1 ．O Ⅳ和1 ．5 w ；集中药包分2 组第三组4 系列对比模拟试验选择在松软红色黏土砂砾岩 个试验的药量随最小抵抗线变化而变化，第四组试 渣中进行，试验区段长度1 8m 、宽度1 0m ，人工整理 验的药量固定，只变化最小抵抗线。 成2 5 。左右的坡度。试验介质经过多次扰动，含水 为了较好地量测抛掷距离，采取标准抛掷爆破， 率适中，其容重18 ～2 ．0g ／c m 3 。采用28 岩石乳化 集中药包药量计算公式⋯为 炸药，埋人药包后捣实，在预测爆破漏斗边缘外附近 Q P K w ’ 0 ．4 0 ．6 n 。 1 埋置标杆，前方铺设彩色条纹塑料布。爆破时进行 式中，e 为炸药换算系数，28 岩石炸药r 10 ；K 摄像、摄影，爆后测量晟远抛距、前沿抛距和爆堆宽 为炸药标准单耗，取K 1 ．4k g ／n f ；n 为爆破作用 度等。 指数，取n 1 ．O 。 23 试验设计 表1 中l8 ～48 试验，药包最小抵抗线w 1 布药结构设计为2 种群药包和集中药包。群 1 ．0 m ，则每个药包重Q l 1 ．4 k 。当药包间、排距 药包以不同最小抵抗线分为2 组，4 个小集中药包 为零时，“合药包”重量为Qh 1 4 Q 1 56k 。 对称布置为正方形，每组试验的最小抵抗线Ⅳ、总表1 中5 ～8 “试验，W 2 0 ．6m ，则每个药包 药量均保持不变，而药包问、排距分别为O0 w 、重量Q2 03k g ，合药包重为Qh 2 1 ．2 妇。 表1 实测数据 组别序号i 羹差 n 基曼2 竺乏二2 名 1 群药包 1O5601 00881 95 3216O ．9 04648 2群药包101O4 14 05 1 431 581 66262208 5 45 42 3群药包10 104 14101 27881 62232O O8 04242 4 群药包 10104 1598991 58 251906 0424 4 5群药包O6 1201 00762 216l507 52728 6 群药包06 104 03 051 05901 34l9 l607 0 30 29 7 群药包06 104 031O867396 l5l206 52 525 8群药包061O4 03 15666771 03 5 2524 9集中1 5l047 3O1 281 081 56 2918094540 1 0集中l21 ．O24 2O989 ．01 26 2314093434 1 1 集中O8 1007 206354891710062522 1 2集中061O0305 ．24660l1 09u5l9l6 1 3 集中 09 403026260320l8 1 4集中O8O303634 032l20 四 1 5集中06 7 03O38 38 0 ．3 7242O 1 6集中O ．5 40305762 04 9 2321 3 试验结果分析 3 ．1 试验数据的图形表示 实测试验数据列入表1 ，根据数据整理成图1 。 32 前沿抛距的理论计算 1 依据抛体堆积法 抛体落差H 。 0 【2 。J 1 单药包前沿抛距 前沿抛距简化为 L m 孚s i n 2 p 。 质心抛速为 V 。 鲁c 警，z 前沿抛速与质心抛速关系 y 。 1 ．5 6 H K 将式 3 、式 4 代入式 2 2 3 4 万方数据 第2 1 卷第3 期高荫桐等定向爆破抛掷距离与最小抵抗线关系研究。 L m - 24 3 警s 啦。 2 4 3K v [ 蟛㈤h 呦。 图1n ／w 与Lm l 、L 【| 1 2 、L T | 1 3 、L 州关系 式中，g 为重力加速度；妒。为抛角，妒 2 5 。；K 。为 0 抛速系数，K 。 9 ．8m ／s 。 将表1 中9 ～1 2 8 的数据代人式 5 ，得L 。的 4 个结果均为2 8 ．5 6m 。 将表1 中1 3 ～1 68 的数据代人式 5 ，得L 。 分别为4 3 ．0 8m 、1 8 ．1 8m 、89 4m 和61 3m 。 2 群药包正体前沿抛距 矿2 L 。 14 4 兰产q 4 ／3 ”z 2 ／3 s i r 也P 。 6 因为。 盟鼍嚣掣 鼎 将q 代人式 6 得 L m ．14 4 盟墼学娑 坐。i T l 2 P 。 7 式中，”‘为均方根系数，”‘ ／m 。“ zb ；”l 。为列间 距系数，”f 。 口／Ⅵ，。；”‘b 层问距系数，m h 6 ／w p ；q 抛方耗药量，k g ／m 3 ；w p 平均抵抗线，m ； K 。为抛速系数，K 。 1 2 m ／s 。 将表1 中1 ～48 数据代人式 7 得L 。1 ∞；L m 2 64 9 7 ．7m ；Lm 3 2 5 ．4m ；Lm4 O9 9m 。 将表1 中5 8 ～8 8 数据代人式 7 得L 。6 。。；L “ 64 9 7 ．7m ；L 。，7 2 5 ．4m ；L m B 9 9m 。 2 按照体积平衡法【2 1 单药包前沿抛距 L 。 志w 佤 1 “n 2 P 5 赢了Q 1 s i n 2 P 8 式中，r 为岩土容重，r 18 0 0k g ／m 3 ；K 。为抛掷 系数，K 。 3O 。 将表l 中9 8 ～1 2 “数据代人得L 。9 8 ．8m ； L m l o 7 ．1m ；L 。1 1 4 ．7 2m ；L 。1 2 35 4m 。 将表l 中1 38 ～1 68 数据代入得L 。1 3 55 6 m ；Ln 1 1 4 47 3 m ；L m l 5 3 ．9 6 m ；L n l l 6 32 0 m 。 2 群药包前沿抛距 将表1 中1 、5 “试验2 个“合药包”数据代人式 8 得L 。1 72 4m ；L m 5 43 3m 。 按体积平衡法群药包前沿抛距计算原则，将表 l 中28 ～4 8 试验数据代人式 8 得到L m L ，n 3 L 。“ 5 ．8 8m ；L 。6 L 。7 L 。，J 35 3m 。 3 ．3 试验结果与理论计算的对比与分析 1 试验结果 1 2 组群药包试验的K 、“和s 都相等，唯独 Ⅳ不等，由图1 a 、图1 b 可以发现Ⅳl ％， 则L m Lm 2 ，即最小抵抗线大、前沿抛距也大；群 万方数据 竺竺竺 药包爆破时，Ⅳ与口、6 分别为药包问、排距 决定 2 由图1 c 可清楚看到，前沿抛距随最小抵 了抛掷岩体的方量，w 保持不变、只变化Ⅱ、6 ，等 抗线增加而成正比增大；图1 c 、图1 d 从正、反2 同于药包问排距不变而只变化W ，前沿抛距也发 个方面说明了最小抵抗线与前沿抛距成正比关系。 生了变化。 2 试验结果与理论结果对比分析 表2 数据对比 组别序号药包形态0 ／k g Ⅳ／n 14 ／Ⅳ d 6 L 。／m L 呷／m L 眦／n 1 备注 注表中，L 。实测前沿抛距；L 帅为体积平衡法前沿抛距 1 单药包前沿抛距 L 呲为抛体堆积法前沿抛距。 表2 中9 ～1 2 8 试验。按抛体堆积法的前沿抛 距均为L 。 2 8 ．5 6m ，即前沿抛距与最小抵抗线无 关，与试验结果矛盾；按体积平衡法计算前沿抛距分 别为L 。日 88m ；L 。l o 7 ．1m ；L 。1 1 47 2m ； L n d 2 3 ．5 4m 。前沿抛距正比于最小抵抗线。 对1 3 ～1 68 试验，按体积平衡法前沿抛距分 别为L 。1 3 55 6m ；L 。1 4 4 ．7 3m ；L 。1 5 3 ．9 6 m ；L m l s ．32 0 m o 并脯锷2 锷。镜2 ， 等竽 59 l ，即前沿抛距正比于最小抵抗线。 ’’1 6 2 群药包前沿抛距 表2 中1 ～88 试验，按抛体堆积法得L 。。1 L 。6 ∞；L m Lm 6 64 9 7 ．7m ；Lm 3 L 神 2 5 ．4m ；L 。d L m 09 9m 。可见式 7 计算 前沿抛距还确待于研究。 按体积平衡法L 。l 7 ．2 4m ；L 。口 L 以 L 。4 5 ．8 8m oL ，击；43 3m ；L 。6 ；L 。7 _ L 。8 35 3m 。说明群药包前沿抛距与最小抵抗线存在 正比关系，还与药包问、排距有直接关系。 4 结论与体会 a ．定向爆破抛掷距离与最小抵抗线成正比关系 适合于所有布药结构； b ．试验证明，抛体堆积法认为抛掷距离与最小 抵抗线无关的观点是不正确的； 下转第2 0 页 万方数据 2 0，爆破 2 0 0 4 年9 月 上接第4 页 c 按体积平衡法计算群药包前沿抛距时，将前 【2J 冯叔瑜体积平衡法[ A ] 冯叔瑜爆破论文选集[ c ] 北 排药包抛距作为群药包前沿抛距的观念应当更新， 京北京科学技术出版社，1 9 9 4 即群药包的前沿抛距不但正比于最小抵抗线，还与 [ 3 】杨人光工程爆破抛掷堆积规律[ M ] 北京中国科学 药包的问、排距存在对应关系，也就是说，群药包爆 院力学所，1 9 7 7 破时融一个有利于抛洲铫| 目、j { 眠 H 1 鉴主裹篁蒜裟} 黝黼的姗髋 参考文献 [ 5 ] 高荫桐，刘殿中．药包最佳埋深的试验研究[ J ] 爆破， 2 0 0 3 ， 增刊 5 3 ～5 4 [ 1 ] 刘殿中工程爆破实用手册[ M ] 北京冶金工业出版 【6 ] 高荫桐，刘殿中．分集药包爆破效果的试验研究[ J ] 社，1 9 9 9 ． 爆破．2 0 0 3 ．2 0 4 4 1 ～4 4 上接第7 页 3 由裂缝产生的位置图可知，出现裂缝的先后 次序为首先是中间立柱与顶梁铰接处，其次是与第 二横梁的铰接处，然后才是炸毁立柱上方的柱梁节 点。 5总结 运用A N S Y S 软件对框架结构楼房的逐段解体 爆破进行数值模拟．得到出现塑性铰的区域以及裂 缝形成先后次序，通过研究，能初步了解爆破后楼房 完全倒塌前各构件的应力应变、裂缝出现的先后顺 序以及解体情况，对工程设计和实践具有一定的参 考意义。 参考文献 [ 1 ] 杨人光，史家育．建筑物爆破拆除[ M ] 北京中国建 筑工业出版社．1 9 8 5 ． [ 2 ]扛见鲸，陆新征A N s Y ss O L I D6 5 分析混凝土讲义 【RJ [ 3 ] 江见鲸钢筋混凝土结构非线性有限元分析[ M ] ．西 安陕西科学技术出版社．1 9 9 8 【4 ]N i l s 8 ∞，A n h u rH ．N a n I i n 髓rA n a l y 五s0 fR d n f o r c e d C 。n c r e t eb yt h eF i I l i t eE I e m e n tM e t h o d [ J ] A c IJ 0 u r n a l ，1 9 6 8 ，6 5 9 6 ～8 [ 5 ] 李皓月．A N s Y s 工程计算应用教程[ M ] 北京中国 铁道出版社．2 0 0 3 ． 万方数据