水下钻孔爆破水中冲击波有害效应对周围环境影响研究
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水下钻孔爆破施工中的安全和质量控制摘要:在航道疏浚,海港建设及水下工程的施工实践中经常采用水下钻爆破作业.由于水下钻孔爆破作业的作业条件相对艰苦,爆破作业中大量使用炸药,起爆器材,发生事故造成人员伤亡,财产损失的危险性较大.水下爆破产生巨大的水冲击波和地震效应,对作业场所周边及水下的建(构)筑物,停泊和航行的船舶,水产养殖及海洋生物的破坏作用也越来越引起人们的高度重视.辨识水下钻孔爆破作业危险源,评价水下钻孔爆破作业的危险性,采取恰当的工程技术措施和管理措施控制危险源具有十分重要的意义.引言:针对水下钻孔爆破作业,采用故障树,事件树等系统安全分析方法,辨识了生产过程中可能发生的主要事故类型及其危险源;探讨了爆破造成的水冲击波,空气冲击波和地层冲击波的产生及危害;在预先危害分析的基础上对水下钻孔爆破作业各个主要作业环节进行了生产作业条件危险性评价,制定了安全管理考评表,从基础安全管理,设备设施安全考评,作业环境与职业健康3个方面评价了安全管理状况;在危险源辨识和危险性评价的基础上,针对危险性较大的放炮事故,爆破冲击波等和常见的机械伤害,高处坠落,淹溺事故等提出了危险源控制的技术措施,以及相应的安全管理措施方面的建议,用以指导实际安全工作。
关键词:水下钻孔爆破爆破作业安全危险源辨识危险源控制1.工程概况水下爆破及码头建设顺序:一期炸礁范围爆破→一期码头、防波堤施工→二期炸礁范围爆破→二期码头施工。
在重力式码头基槽开挖和港池疏浚施工中,当水下原地面高程高出设计高程较多且为硬厚岩石地质时,通常采用水下钻孔爆破的施工工艺来清除水下礁石,以达到设计需要的地面高程。
在水下钻孔爆破施工中,受水文、地质及作业环境等因素影响,施工质量难于控制;另一方面,爆破在地层中产生地震波并在水下形成冲击波、飞散物等,对邻近既有结构物和水上活动带来一定安全风险,因此有必要采取措施以控制施工安全和质量,钻孔平面位置偏差。
钻孔平面位置偏差是指施工中的钻孔位置与设计不相符,从而导致钻孔的孔距误差超过设计的允许值。
水下爆炸瞬态水动力学效应研究一、水下爆炸瞬态水动力学效应概述水下爆炸是一种复杂的物理现象,涉及到水介质中的爆炸波传播、水动力响应以及结构物的冲击效应。
随着海洋工程、事应用以及深海资源开发等领域的发展,水下爆炸瞬态水动力学效应的研究显得尤为重要。
本文将从水下爆炸的基本特性、影响因素及其在不同应用领域中的作用等方面进行探讨。
1.1 水下爆炸的基本特性水下爆炸是指在水介质中发生的爆炸现象。
与陆地爆炸相比,水下爆炸具有独特的传播机制和效应。
爆炸波在水介质中的传播速度和衰减特性与空气介质有显著差异,主要表现为爆炸波的传播速度更快,衰减更慢。
此外,水下爆炸还会产生复杂的压力波、温度波和速度波,这些波动对周围环境和结构物产生显著影响。
1.2 水下爆炸的影响因素水下爆炸的效应受到多种因素的影响,主要包括爆炸物的性质、爆炸深度、水介质的物理特性等。
爆炸物的性质决定了爆炸波的初始能量和传播特性,而爆炸深度则影响爆炸波的传播路径和衰减过程。
水介质的密度、弹性模量和粘滞性等物理特性也对爆炸波的传播和效应产生重要影响。
1.3 水下爆炸的应用领域水下爆炸在事、海洋工程、深海资源开发等多个领域有着广泛的应用。
在事领域,水下爆炸效应的研究有助于提高潜艇的隐蔽性和生存能力,同时也对水雷的布设和清除具有重要意义。
在海洋工程领域,水下爆炸效应的研究有助于评估和预防海洋设施在极端条件下的安全风险。
在深海资源开发领域,水下爆炸效应的研究则有助于提高资源开采的效率和安全性。
二、水下爆炸瞬态水动力学效应的理论研究水下爆炸瞬态水动力学效应的理论研究是理解其复杂现象的基础。
通过数学模型和数值模拟,可以深入分析爆炸波在水介质中的传播机制和效应。
2.1 数学模型的建立建立水下爆炸瞬态水动力学效应的数学模型是研究其传播机制的关键。
常用的数学模型包括流体动力学方程、热力学方程和物质守恒方程等。
这些方程描述了爆炸波在水介质中的传播过程,包括压力波、温度波和速度波的生成和传播。
水下炸声对海洋生态的影响与减轻方法近年来,随着工程技术的进步和海洋资源的开发利用,水下爆炸声在海洋环境中的频繁出现成为一个日益严重的问题。
水下炸声对海洋生态系统产生了诸多负面影响,包括对海洋生物的听觉系统损害、迁徙和繁殖行为受到干扰、生态链被打破等。
为了保护海洋生态环境,减轻水下炸声对海洋生态的影响,有必要探讨相应的减轻方法。
一、水下炸声对海洋生态的影响水下炸声作为一种强力的压力波,对海洋生物的听觉系统产生直接的破坏。
久而久之,这种持续性的破坏可能导致海洋生物的失聪,严重影响它们的生存能力。
此外,水下炸声对海洋生物的迁徙和繁殖行为也造成了干扰。
许多海洋生物依赖声音进行交流和导航,而水下爆炸声的突然出现可能导致它们迷失方向,无法正常进行迁徙和繁殖。
最后,水下炸声也会打破海洋生态链的平衡,影响整个海洋生态系统的稳定性和健康。
二、减轻水下炸声对海洋生态的影响的方法为了减轻水下炸声对海洋生态的影响,我们可以从以下几个方面入手。
1. 引入环境评估程序。
在进行水下爆炸作业之前,应该进行详尽的环境评估,评估水下炸声对海洋生态系统可能造成的影响程度。
根据评估结果,制定相应的保护措施,减少炸声对海洋生态的危害。
2. 控制炸声的频率和强度。
通过控制炸声的频率和强度,可以减少对海洋生物的干扰。
我们可以采用声波屏障、降噪设备等技术手段来降低水下爆炸声的强度,减少对海洋生物的伤害。
3. 调整水下爆炸作业的时间和地点。
选择适当的时间和地点进行水下爆炸作业,可以减少对海洋生态的影响。
避免在繁殖季节和重要生态区域进行炸声作业,保护海洋生物的繁殖和生活环境。
4. 开展技术创新和替代方案研究。
通过开展技术创新和替代方案研究,可以减少或替代水下炸声作业,降低对海洋生态的影响。
探索使用无声爆炸装置、声波消除器等技术手段,减少水下炸声对海洋生态的危害。
5. 加强监测和保护措施。
加强对水下爆炸作业的监测力度,及时发现和处理违规行为。
同时,建立健全海洋自然保护区和保护区管理体系,加强对海洋生态环境的保护与管理。
水下爆破规程1一般规定1.1进行水下爆破工程前,应取得公安、海事等部门许可,并应由海事部门发布航行通告。
1.2水下爆破实施前,爆破区域附近有建(构)筑物、养殖区、野生水生物需保护时,应针对爆破飞石、水中冲击波(动水压力)、爆破振动和涌浪等水下爆破有害效应制定有效的安全保护措施。
1.3爆破作业船(平台)上的工作人员,作业时应穿好救生衣,无关人员不应登上爆破作业船(平台)。
爆破施工时,爆破作业船(平台)及其辅助船舶应悬挂信号(灯号);水域危险边界上应设置警告标志、禁航信号。
1.4进行水下爆破前,除按6.2的规定作相应准备工作外,还应准备救生设备,选择爆破作业船及其辅助船舶并报批爆破器材的水上运输和储储存方案,调查水域中有无遗留的爆炸物和水中带电情况。
1.5 爆破作业负责人应根据爆破区的地质、地形、潮汐、水深、流速、流态、风浪和周围环境等情况布置爆破作业。
1.6 水下爆破应使用防水或经防水处理的爆破器材并进行与实际使用条件相应的抗水、抗压试验;爆破器材可存放在专用储存船内。
1.7 水下爆破采用导爆管起爆网路时,水下不应有导爆管接头和接点;采用导爆索起爆网路时,应在主爆线上加系浮标,使其悬吊;采用电爆网路时,水下导线宜采用柔韧绝缘铜线并避免水中接头。
1.8 在流速较大的水域进行爆破作业时,应采用高强度导爆管雷管起爆网路,并对爆破网路采取有效的防护措施。
1.9 水下爆破施工中,爆区附近有重要建(构)筑物、水生物需保护时,一次爆破药量应由小逐渐加大,并对水中冲击波、涌浪、爆破振动等进行监测和观察。
2水下裸露药包爆破2.1水下裸露药包爆破只宜在水下钻孔爆破难以实施时采用。
2.2水下裸露爆破的药包,应在专用的加工房或加工船上制作,加工区和存放区应采取绝缘、隔热处理并留有足够的安全距离。
2.3投药船应采用结构坚固、技术性能良好的船只,工作舱内和船壳外表不应有尖锐的突出物,作业舱内不应存放任何带电物品。
2.4 在急流区域投药时,投药船应由定位船或有固定端的绳缆牵引。
introduction to underwater explosionsresearch水下爆炸是涉及水下疏散、水下装置和水下试验等广泛领域的重要研究课题。
本文将探讨水下爆炸的基本原理、影响因素以及其在巢湖应急救援和海底油气开发中的应用。
一、水下爆炸的基本原理水下爆炸是指在水下环境中发生的爆炸事件。
其基本原理与陆地爆炸相似,但由于水下环境的特殊性,爆炸波传播、能量释放和破坏效应具有独特性。
1. 爆炸波传播:水下爆炸时,爆炸波经历冲击波、压缩波和射线波三个阶段。
冲击波以高速度传播,并在遇到阻力时转化为压缩波。
压缩波随着距离的增加逐渐减弱,而射线波则沿水下进行远距离传播。
2. 能量释放:水下爆炸的能量释放与气体爆炸不同,大部分能量被转化为水中动能和分子振动能量。
水分子的振动会引起冲击效应,对周围物体产生破坏。
3. 破坏效应:水下爆炸的破坏效应与气体爆炸不同。
由于水的高密度和不可压缩性,爆炸波在水下波速较低,但对物体的冲击力较大。
同时,水的等效体积较高,使得水中破坏范围更广。
二、影响水下爆炸的因素水下爆炸的效果受多种因素影响,包括爆炸物质的种类、深度、距离、水质、水下结构物等。
以下是一些主要影响因素的介绍。
1. 爆炸物质的种类:不同种类的爆炸物质在水下爆炸时会产生不同的效果。
高爆炸物质(如TNT)的破坏力强,而低爆炸物质(如黑火药)则相对较弱。
2. 深度和距离:爆炸发生的深度和与目标物的距离会影响爆炸波的传播和破坏效果。
较浅的爆炸会导致更大范围的瞬时压力巨大的压缩波波前。
3. 水质:水中的盐度、温度和浊度等因素会影响爆炸波传播的速度和能量损失。
盐度高和浊度低的海水对爆炸的传播具有较好的媒介效果。
4. 水下结构物:水下结构物,如舰船、海洋平台等,会在爆炸波传播过程中产生反射和散射现象,从而影响周围区域的破坏效果。
三、巢湖应急救援中水下爆炸的应用巢湖是我国重要的内陆湖泊之一,水下爆炸的研究对巢湖的水下应急救援具有重要意义。
含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性研究近年来,含铝炸药在军事、民用爆破工程等领域中得到了广泛应用。
然而,由于含铝炸药的特殊性质,其水下爆炸产生的冲击波特性对于安全评估和防护措施的制定具有重要意义。
因此,对含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性进行深入研究具有重要的理论和实际意义。
含铝炸药的爆炸特性与传统炸药有所不同,主要表现为高爆速度、高爆热和大量的气体产生等。
在水下爆炸过程中,炸药与水的相互作用及铝颗粒的氧化反应将对冲击波特性产生重要影响。
因此,研究含铝炸药水下爆炸的冲击波特性,不仅可以揭示其爆炸机理,还能为水下爆炸事故的防护提供参考。
通过对含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究,可以获得以下几方面的重要信息。
首先,可以确定冲击波的压力、速度和能量分布,从而评估爆炸对周围环境和结构物的破坏程度。
其次,可以研究冲击波传播规律,预测冲击波的传播范围和影响区域,进而制定相应的安全措施。
此外,还可以通过实验和数值模拟的手段,探究含铝炸药水下爆炸的动力学过程,深入了解冲击波形成和传播的机理。
在研究方法上,可以采用实验和数值模拟相结合的方式。
实验可以通过在水中放置炸药并记录冲击波传播过程中的相关参数来获取数据。
而数值模拟则可以借助计算流体力学和爆炸力学的理论基础,通过建立适当的数学模型对冲击波传播进行模拟和分析。
需要注意的是,含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究是一个复杂而艰巨的任务。
炸药的性质、水的影响、铝颗粒的氧化反应等因素都需要考虑进去。
此外,实验条件的控制和数据的准确性也是研究中需要解决的问题。
总之,含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究对于揭示爆炸机理、评估安全风险以及制定防护措施具有重要意义。
通过深入研究其冲击波特性,可以为相关领域的工程设计和安全保障提供一定的理论和实践指导。
水下爆炸冲击环境相似性研究的开题报告开题报告:水下爆炸冲击环境相似性研究一、选题背景水下爆炸是一种常见的水中爆炸形式,是水下作业以及海军军事作战中十分常见的事故因素。
水下爆炸波的破坏力和冲击力大,在造成机体破坏和死亡方面与空中爆炸波相似。
目前在水下爆炸方面的研究较多,主要集中在对爆炸波的强度和方向性、波前时间和降解途径的精细化理解,对爆炸波影响下的设备及结构物的威胁分析及设计等方面。
但是,在这些研究中,都没有充分考虑到爆炸波产生的环境相似性问题,这就导致了我们对于水下爆炸冲击环境相似性的认知很少,需要更深入的研究。
二、研究目的本论文研究水下爆炸冲击环境的相似性和规律,旨在掌握水下爆炸波的传播规律和对水下结构物的破坏特点,为进一步爆炸波的数值模拟和冲击效果预测提供支持,同时也对军事安全和海洋工程的设计提供参考意见。
三、研究内容1. 爆炸波的传播规律研究通过实验模拟和数值模拟,研究爆炸波在不同介质下的传播规律,分析爆炸波的能量传递、波速、波形、波前时间等指标,探究介质对爆炸波传播的影响,以及折射和反射等现象。
2. 水下爆炸的冲击效应研究以实验和数值模拟为手段,分析水下爆炸对结构物的破坏特点,包括爆炸波作用下的流场及压力分布变化,以及结构物物理特性和受损程度等。
3. 爆炸波吸收介质的研究研究介质对爆炸波的吸收作用,并分析爆炸波的传播特征与介质的物理性质之间的关系,从而探究各种介质在爆炸波传播过程中的影响,为后续的冲击效果评估提供支持。
四、研究方法本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,组合多个实验装置和数值模拟软件,进行爆炸波传播规律研究、冲击效应研究和介质吸收研究等,通过实验结果和数值仿真得到相应的结论。
五、预期成果1. 研究水下爆炸波的传播规律和冲击规律,掌握其特点和规律。
2. 研究介质对爆炸波传播的影响,深入探究吸收介质的变化与爆炸效果的关系。
3. 针对研究结果进一步提出针对性的防御方案,为水下爆炸防御和海洋工程设计提供参考建议。
structural analysis of underwater detonations-回复题目:水下爆炸的结构分析引言:水下爆炸是一种重要的军事技术,具有广泛的应用领域,如炸弹清除、水下爆破、地震研究等。
本文将从理论和实践两个方面逐步回答关于水下爆炸的结构分析问题。
第一部分:背景知识1. 水下爆炸的定义和原理:水下爆炸是指在水中引爆的爆炸物炸发过程。
其爆炸原理与陆地爆炸基本相同,但由于水的阻力和环境因素的影响,水下爆炸具有独特的特点。
2. 水下爆炸对周围环境的影响:水下爆炸可以产生冲击波、气泡云、水柱等效应,对周围的水体、土壤和结构物等会产生不同程度的影响。
第二部分:水下爆炸的理论研究1. 应力波传播分析:水下爆炸引起的应力波是水中传播的压力波,通过数学模型和计算方法可对其传播规律进行分析。
2. 爆炸冲击波与结构的相互作用:水下爆炸的冲击波与水中结构物的相互作用会引起结构物的应力、位移等变化,通过有限元方法和动力学模型可以进行数值模拟和分析。
3. 爆炸产生的气泡云研究:气泡云是水下爆炸产生的或由冲击波破碎的大量气泡,其分布、运动规律和对结构物的影响也是结构分析的重要内容。
第三部分:水下爆炸的实验研究1. 实验装置和参数控制:水下爆炸的实验可通过建立合适的实验装置和调整不同参数来模拟真实情况。
2. 试验数据的采集和分析:通过高速摄像、压力传感器等设备采集爆炸现场的数据,并结合计算方法进行数据处理和分析。
第四部分:案例分析及应用1. 水下爆炸拆除炸弹的研究:通过对水下爆炸拆除炸弹的原理、方法和实践情况进行结构分析,可提高拆弹过程的安全性和成功率。
2. 水下爆破在工程领域的应用:水下爆破广泛应用于水下工程、深水钻井等领域,在进行结构分析的同时,也需要考虑环境保护和人员安全等因素。
3. 水下地震研究中的爆炸源:水下爆炸可以模拟和产生类似地震的波动,因此在地震研究中的爆炸源分析也是结构分析的一部分。
水下钻孔爆破的水击波特性研究
水下钻孔爆破的水击波形成特征,并通过爆破区的水中冲击波压力监测,实测了不同距离处的水击波压力大小和变化规律,研究了浅水区水中冲击波压力幅值、正压作用时间等作用特性,得到了海河浅水区水击波传播衰减公式。
研究成果对指导工程设计施工和环境安全评估具有指导意义。
1 引言
近年来随着沿海城市建设的发展,众多原有的水上水下建筑物、公路桥梁等需要拆除,以满足城市经济、交通、航运的需要。
但位于水下部分若采用机械拆除则成本高、难度大、工期长,往往需要采用爆破法来拆除。
因此,安全地实施水下爆破以达到工程建设要求,除严格控制爆破振动、飞石外,还需降低爆炸瞬间的水中冲击波、飞溅水柱等对周围建筑结构和环境的影响,以维持城市工业、商贸、交通的正常运行。
本文以天津市海河广场桥两座水下桥墩爆破拆除为例,通过爆破近区的水中冲击波压力监测,分析了水中冲击波的压力传播特性和对周围环境的影响。
2 水下钻孔爆破水击波特性
水下钻孔爆破多用于水下开挖、拆除等工程,其爆破特点为在岩石钻孔后装药,爆炸时部分能量从孔口洩放至水体,水中冲击波强度视水深条件及孔口填塞情况而差异较大﹝1﹞。
一般来说,水下钻孔爆破产生的。
水对爆破的影响水对爆破的影响水虽有一定的拉断力,但不能像岩石或其他固体物质那样承受拉力和剪力作用,是一种介于空气和岩石的特殊介质。
因此,在研究该工程项目的深水爆破影响条件时,必须考虑空气、水、岩体之间的相互联系和影响,从而分析三者耦合对爆破工程的影响。
( 1) 水对炸药性能的影响。
水下爆破时,因爆破器材置于水中或水下岩土介质中,受水体浸湿或水压的影响,炸药性能常受到影响。
因此,水下爆破工程应选用具有防水性能的爆破器材。
故水下爆破宜采用密度大的炸药,由于使用密度小于1 ~1. 1 g/cm3 的炸药时应采取加重措施,否则炸药发生漂移,进而影响施工。
( 2) 自由水面与水底界面对爆炸的影响。
当存在自由表面时,当压力波传向自由表面时,水的运动不会遇到障碍,因为大气没有足够的阻力,结果生成负压力反射波,即稀疏波在水面附近的压力值使实际直射波和反射波的压力和等于零。
表面层的水高速上升,接着在炸药上方形成飞溅的羽状水柱。
而当冲击波抵达水底面时,假设水底面是绝对刚性边界,则边界上反射的仍为压缩波,且压力值将增加一倍,但在实际传播过程中存在能量的耗散、吸收等。
所以冲击波压力和持续时间的增大值取决于水底界面的性质。
( 3) 水环境对破岩的影响。
同陆地钻孔不同的是由于岩层的自由面上有水层覆盖,水下钻孔爆破作业的药包重量除了在陆地爆破所应消耗的那一部分外,还要增加克服岩面上水层厚度静压力造成阻力作用所消耗的药量。
因此,水下钻孔爆破作用机制和设计施工技术上较陆地钻孔爆破更为复杂。
( 4) 由于水环境的存在,水压的影响使水底界面附近的Mises 等效应力小于同位置的陆地钻孔爆破处数值;同陆地钻孔爆破相比,水环境的存在会加快爆炸冲击波的衰减,从而影响破岩效果。
水下岩塞爆破有害效应控制措施及效果分析【摘要】随着当前社会经济的快速发展,水工建设也逐渐增多,水下岩塞爆破技术的应用具有诸多优势。
论文以此为基础对岩塞爆破技术应用的重要性进行了分析,并探讨了有害效应的控制措施,希望能够为相关工作提供一些帮助。
With the rapid development of the current social economy, hydraulic construction has also gradually increased, and the application of underwater rock plug blasting technology has many advantages. Based on this, the paper analyzes the importance of the application of rock plug blasting technology, and discusses thecontrol measures of harmful effects, hoping to provide some help for related work.【关键词】岩塞爆破;水下爆破;有害效应;控制措施Keywords: rock plug blasting; underwater blasting; harmful effect; control measures1 引言随着在原有水库基础上的扩建、引水工程项目的增加,岩塞爆破技术应用越来越广泛。
对于深水的水下岩塞进水口虽然有造价低、施工期受水文条件影响小等优点,但大型岩塞爆破对公众安全和工程成败影响重大,为确保爆破施工一次成功,必须综合考虑爆破设计与施工的诸多环节和因素,在一次安全爆通的基础上,做到爆压可控、爆渣分布可控、爆通后水流可控、进水口成型优良。
2 水下岩塞爆破有害效应分析水下岩塞爆破作为一种行之有效的水下岩土开挖方式广泛应用于港口码头和海洋水利电力设施的兴建改造、海洋水利电力设施的修建、海下石油管道的铺设、现有航道的疏浚加深等工程。
水下钻孔爆破技术在水运工程建设中的应用摘要:我国经济水平和科技水平的快速发展,水底测试环境的特殊性使得水底振动测试系统除了具有一般陆地爆破测振仪的通用性能外,还必须防水、防腐蚀、抗噪声能力强,外观设计还应考虑水底设置的可靠性和稳定性。
但由于缺乏测试设备和技术,国内外关于水下爆破震动监测与评估研究几乎还是空白。
因此,开展水底爆破震动测试技术研究与应用具有重要军事意义和推广价值。
关键词:水运工程;水下钻孔爆破;振速;施工技术引言水下爆破施工的扰动性较大,易导致既有水工建筑物发生受损的情况。
对此,施工单位应从实际情况出发,以保证施工现场及邻近建筑物足够安全为前提,采取行之有效的水下控制爆破施工技术,最大限度减少安全隐患。
施工用钢栈桥等临时结构物基本不受影响,总体施工效果良好,值得同类型项目借鉴。
1水下岩石爆破作用机制水下岩体与地面爆破的主要区别在于,水下岩体的含水率一般处于饱和状态。
岩层表面和水体界面承载着水层的静压荷载,在爆破时,岩体将被水阻力所影响。
第一,相对空气来讲因岩层波阻抗比要比其高出一个数量级,所以,在水界面处因岩石爆炸的冲击波而形成的反射波能量较小。
同时,在水下爆破时,反射拉应力对岩石的拉力破坏作用不强烈。
第二,在水下爆破时,岩石爆破位移变形需要克服水压,所以,水下凿岩爆破的单位药量必须大于地面爆破的单位药量。
第三,在水下岩石爆破中,冲击波、应力波和地震波的衰减速度相较于陆地爆破慢许多倍。
所以,水下岩石爆破形成的振动影响更加强烈,其危害的范围更加广泛。
2水下钻孔爆破施工方法2.1项目部成立专门的安全生产领导小组在爆破工程中,应始终坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的方针。
这就要求项目部要安全生产领导小组,由项目经理任组长,项目部设一专职安全员协助项目经理统筹安全生产,爆破施工设专职人员配合专职安全员进行现场安全监督与检查,以下爆破组、钻孔组测量组及施工船各负责人对爆破施工专职安全负责。
某水工隧洞爆破震动对周边建筑物影响的试验分析乔雄;陈建勋;王梦恕;王晓星【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2016(038)004【摘要】隧道开挖时的爆破震动对周边建筑物安全影响很大,但目前对不同爆破参数、周边建筑的距离与爆破开挖之间关系的研究成果不多,实际工程中也难以把握。
以宁夏固原市某水工隧道工程为依托,采用现场试验的方法,对地表关键位置质点爆破振动频率与振动速度进行测试和分析。
结果表明:(1)经测试发现房屋主振频率在10~60 Hz间,而一般房屋建筑的频率均小于10 Hz,说明此次试验中爆破震动不能与房屋产生共振。
(2)对试验数据进行分析,并依据爆破震动规范安全振速标准进行判别,发现此次试验中土坯房的安全距离为160 m,一般砖房为60 m。
研究结果可为隧道爆破的设计与施工提供理论依据,为类似隧道的爆破工程及解决由爆破引起的纠纷提供借鉴。
%Buildings adjacent to a site are considerably influenced by blasting vibrations.However, limited research has been conducted in this respect.In this paper,therefore,a hydraulic tunnel proj ect in Guyuan city,Ningxia province,is selected as the research site and particle blasting vibration frequency and vibration velocity are tested and analyzed using in-situ tests.Results show that the tested domain frequency of buildings is between 10~60 Hz,which is different from general housing construction with a 10 Hz domain frequency and thus shows that blasting vibrations do not cause resonance in the buildings tested.Inaddition,according to safe speed standards in blasting vibrationspecifications,a safe distance for adobe houses is 160 m and that of general brick houses is 60 m.These results provide a theoretical basis for tunnel blasting design and construction,and can also be used as a reference when resolving disputes caused by blasting in similar proj ects.【总页数】6页(P504-509)【作者】乔雄;陈建勋;王梦恕;王晓星【作者单位】长安大学公路学院,陕西西安 710064; 兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;长安大学公路学院,陕西西安 710064;北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;衢州市公路管理局,浙江衢州 324000【正文语种】中文【中图分类】U451【相关文献】1.爆破震动对采场周边建筑物的影响 [J], 刘雁鹰2.爆破震动对东川河引水隧洞的影响研究 [J], 叶洁旺;赵昌鑫;叶海旺3.某水工隧洞爆破震动对周边建筑物影响的试验分析 [J], 乔雄;陈建勋;王梦恕;王晓星;4.爆破震动对金堆城东川河隧洞影响分析 [J], 王修缘5.爆破震动对东川河引水隧洞的影响研究 [J], 叶洁旺;赵昌鑫;叶海旺;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
水下钻孔爆破水中冲击波有害效应对周围环境影响研究
作者:代显华
来源:《中国水运》2018年第03期
摘要:本文针对水下钻孔爆破的特点,为研究水下钻孔爆破水中冲击波有害效应影响规律,建立临近桥墩和临近船舶多孔水下钻孔爆破三维计算模型,采用ANSYS/LS-DYNA爆破模拟软件,获取水中结构速度、加速度、应力以及应变等动力响应特征,得到水下钻孔爆破水中冲击波有害效应影响规律,为现场实施提供理论参考。
关键词:水下钻孔爆破;水中冲击波;有害效应;周围环境;影响
中图分类号:X57 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2018)3-0076-02
水下钻孔爆破产生的水中冲击波对周围的建筑群、船舶乃至渔业等都会产生比较大的影响。
为了研究水下钻孔爆破水中冲击波有害效应,本文将以桥墩、船舶、鱼群等为研究内容,深入全面探讨水中冲击波的有害效应。
1 水中冲击波有害效应对桥墩影响分析
相对于陆地上的多种钻孔方式,水下钻孔爆破的钻孔方式比较单一,为了钻孔方便,水下钻孔爆破基本是垂直钻孔方式,此时炮孔内炸药产生的能量是向四周均匀的传播,水中冲击波传播规律具有对称性。
水中冲击波对桥墩的影响是比较大的,它的有害效应,直接威胁着桥墩的整体安全与可靠性。
1.1 水中冲击波的传播规律
临近桥梁水下钻孔爆破不同时刻水中冲击波压力不同,柱状药包在0μs时刻由药卷中部起爆后;在t=49.935μs时刻,爆轰应力波迅速向药柱两端扩展;在t=99.958μs时刻,爆轰压力冲出炮孔,能量释放在水域中形成水中冲击波,在药柱两端爆轰压力是以球状向四周扩散,而中间以轴对称柱状向外扩散;在t=599.94μs之后,随着距离的增大,柱状药包爆轰压力逐渐变成球状向外扩散。
炸药爆炸后,桥梁受到地震波与水中冲击波的协同作用,导致了桥墩端部明显的较大压力。
因此,水下钻孔爆破有害效应对于桥梁结构安全的影响应该考虑两者的协同作用。
1.2 桥墩速度、加速度响应分析
由于桥墩受到地震波和水中冲击波的协同作用,协同作用下桥墩各个方向的响应均有不同程度的增大,而以沿水中冲击波的传播方向增大最多。
由于冲击波本身具有瞬间脉冲响应的特
征,若结构受到的响应以冲击波为主,则结构响应亦具有瞬间脉冲响应的特征。
另外,研究发现桥墩速度响应在各个方向的值均以桥墩脚趾最大,其次为迎爆面,主要是由于桥墩趾受到地震波影响最大,同时受到冲击波作用,协同作用下速度响应最大;而迎爆面主要受到水中冲击波作用,同时受到地震波作用影响,速度响应也相应较大。
1.3 桥墩应力分析
在水下钻孔爆破时,会产生地震波和水中冲击波。
由于地震波传播速度远大于水中冲击波传播速度,因此桥墩会首先受到地震波作用,迎爆面桥墩趾受到较大压力作用。
地震波不会停留一定时间,随着地震波在桥墩传播,在背爆面桥墩趾出现较大拉应力。
之后水中冲击波作用于桥墩,迎爆面中部受到压力作用,脚趾出现拉应力,而在背爆面脚趾部分为压力。
之后在冲击波和地震波共同作用下,桥墩迎爆面脚趾受到拉应力作用,背爆面脚趾受到压力作用。
可见,桥墩主要是迎爆面受水中冲击波影响较大,因此所受有效应力较大。
2 水中冲击波有害效应对船舶影响分析
相对于陆地上的多种钻孔方式,水下钻孔爆破的钻孔方式比较单一,为了钻孔方便,水下钻孔爆破基本是垂直钻孔方式,此时炮孔内炸药产生的能量是向四周均匀的传播,水中冲击波传播规律具有对称性。
水下钻孔爆破水中冲击波对船舶有害效应影响研究与其对桥墩的影响分析大同小异,唯一的差别在于需要探讨水中冲击波有害效应对钢结构船舶的影响。
2.1 水中冲击波有害效应
柱状药包由药卷中部起爆后,爆轰应力波迅速向药柱两端扩展。
爆轰压力冲出炮孔,能量释放在水域中形成水中冲击波,在药柱两端爆轰压力是以球状向四周扩散,而中间以轴对称柱状向外扩散;随着距离的增大,柱状药包爆轰压力逐渐变成球状向外扩散。
若船舶处于爆破近区,将承受水中冲击波压力和气泡脉动的共同作用,导致船舶损失破坏。
当船舶处于爆破远区,船舶处于水中部分将直接受到水中冲击波的冲击影响,造成结构的振动乃至损失破坏;处于空气中的部分,冲击压力会通过船舶下部结构的衰减后向上传递,尽管强度有所减少,仍会对船舶上仪器造成影响。
2.2 船舶速度、加速度响应分析
由于船舶受到水中冲击波的作用,船舶各个方向均存在不同程度结构动力响应。
但通过实际测算,发现结构振动速度最大值均出现在水平径向方向,说明沿冲击波的传播方向的结构动力响应最大。
由于冲击波本身具有瞬间脉冲响应的特征,船舶结构受到的响应以冲击波为主,其结构响应也具有瞬间脉冲响应的特征。
此外,船舶底板速度响应比甲板大,主要是由于船舶底板直接受到水中冲击波作用,而冲击波经过传播衰减后,导致甲板测点速度响应减小。
船舶船首速度响应比船尾大,主要是船首距离爆源近,所受水中冲击波作用影响较大。
因此,水下钻孔爆破水中冲击波有害效应对船舶水平方向的影响最大。
2.3 船舶应力分析
以船首正面面向爆源为例,由于船首距离爆源较近,最先受到水中冲击波的影响。
船首很容易受到较大的冲击压力作用,随着冲击波在船舶传播,在甲板中部出现较大拉应力。
之后在水中冲击波作用下,船舶整体受力情况基本一致,即船底板直接受到水中冲击波的压力,出现较大的压力,而在船甲板中部受到较大的拉应力作用。
通过实际测算,主要由于船首底板直接受水中冲击波作用,因此所受有效应力较大。
3 水中冲击波有害效应对鱼类影响分析
爆炸物爆炸时,会在瞬间变成高温高压的气体,随后产生强大的冲击波。
这种冲击波会使周围产生瞬时的高压,并以波动的形式向外传播,对波及到的生物产生影响。
3.1 水中冲击波对鱼类的损伤机理
在水中和在空气中爆炸时,所产生的冲击波对动物的影响与以上是不同的。
当在空气中发生爆炸时,冲击波在空气中传播到动物身体时,由于动物身体和空气密度不同,因而大部分会在动物体表面产生反射,对动物的伤害都是通过动物的耳朵、鼻子和嘴对身体内部造成伤害。
而在水中爆炸时,由于鱼体的密度和水的密度类似,冲击波在到达鱼体与水交界面时一般会直接通过鱼体向前传播。
但是,当鱼体内有空气腔时,由于空气的可压缩性,冲击波通过时会导致空腔壁的撕裂或破碎。
鱼体内最容易受到损伤的是有膘鱼类的膘,除此之外,还有鱼类的肝、脾、肾等内部器官。
当鱼离爆炸源比较近时,除了对鱼类的内部器官造成损害以外,对鱼的身体外部也会造成损伤。
另外水中冲击波还会对鱼的神经系统造成冲击损伤,使鱼呈麻痹状态,表现为鱼腹部向上,侧浮于水面,完全或部分丧失游泳能力,有些可逐步恢复,有些则会出现死亡。
3.2 水中冲击波对鱼类的致死率研究
爆炸对生物的杀伤力,主要取决于爆炸产生的压力,冲量和能量通量密度这三个因素。
一般认为,爆炸时产生的过高压和超低压更替变换所产生的振动,是爆炸中导致生物死亡的主要原因。
对距爆破中心不同距离各测站的受试生物的总死亡率进行统计,发现致死率随着爆心距的增大而逐渐减小。
不同鱼类对爆破后水下冲击波的忍受能力有较大差异,鱼类的致死率最高,其次是虾类,蟹类和贝类的致死率最低。
这种现象可能与他们的生理结构特征有关,蟹贝类的胸壳坚硬,对冲击波的抗震性较强。
而鱼体中的鳔对于产生的水中冲击波非常敏感,极易震破或发生畸变而影响鱼体正常的生理活动。
受爆破冲击的鱼,其游泳能力大大下降,表现为缓慢乏力,呈麻痹状态;而有些鱼腹部向上,侧游于水面,完全失去了游泳能力,这种现象是由于鱼的神经系统遭到破坏的结果。
鱼类在爆破后,鱼体中的鳔因存在空气腔,而空气具有可压缩性,当冲击波通过时会导致空腔壁的撕裂或破碎或发生畸变,但这种变化反应不一定马上发生,而是经过一段时间后,才逐渐表现出来,并且此时开始陆续出现死亡。
有些鱼可以逐步恢复到原来的鳔形,有些则不能恢复。
3.3 爆破对渔业资源影响的类比分析
在大型水下钻孔爆破施工中,往往会对周围环境造成一些不利影响,所以控制爆破规模,保证安全,不断优化爆破方案,达到减少对周围环境及渔业资源的影响成为水下爆破研究的发展趋势。
前采用较多的爆破方式一般有两种,一种是延时爆破,一种为齐发爆破。
延时爆破就是指毫秒微差爆,炸药分时段进行间隔引爆,齐发爆破是指炸药同时起爆。
延时爆破由于采用了分段起爆,各药包间的协同作用较齐发爆破减小,因而在相同药量的情况下,采用延时爆破较齐发爆威力要小些,即冲击波压力较小。
研究结果表明两种爆破方式对渔业生物的影响,在一次总起爆药量不变的情况下,采用孔间毫秒微差顺序起爆。
合理控制起爆药量及微差起爆时间,可有效降低爆破水中冲击波及爆破地震波动水压力的影响,从而减少对渔业资源的危害损失。
在炸药选择上,建议在不影响爆破效应的情况下,使用成本低的乳化炸药进行水下爆破作业,可减少环境污染及渔业资源损失,以取得最佳爆破效果。
4 结论
水下钻孔爆破水中冲击波有害效应对桥墩、船舶、鱼类等都会产生比较大的影响。
桥墩各个方向的响应均有不同程度的增大,而以沿冲击波的传播方向增大最多。
桥墩速度响应在各个方向的值均以船舶底板最大,主要是由于船舶底板直接受到水中冲击波作用。
此外,强大的水中冲击波压力是导致鱼类损伤及死亡的主要原因。