正文 第一章 延長藥包水壓爆破特性的試驗研究(3 / 3)

延長藥包在水中爆炸形成的衝擊波可以看成是柱麵波,對它來講與波的母線成垂直的每一個平麵都是對稱麵,基於此,並考慮到分析的方便,特作如下假定:

結構為長圓筒狀彈性體,藥包在其軸線上,且兩者長度相等又足夠長;藥包整體同時爆轟,衝擊波為柱麵波,從而結構內壁承受的是均布正壓力;結構的破壞是由其內壁承受的等效靜荷載引起的環向拉應力達到結構抗拉強度所致;等效靜荷載產生於衝擊波波前峰值壓力。

鑒於上述假定,不難看出,作用於結構內壁的等效靜荷載是對稱的,沿軸向大小是均等的。因荷載與結構的對稱性,使結構變形後對其軸線仍是對稱的,問題變為十分典型的厚壁圓筒受內壓的應力狀態分析,即我們的計算模型是軸對稱的彈性力學平麵問題。

在藥量確定之後,我們還須定出藥包長度\入水深度、這兩個重要的特性幾何參數,否則在實際工作中是無法使用的。我們分別在保持單位長藥包藥量、結構的橫截麵積為不變和變化兩種條件下進行了試驗,由試驗提供的數據,采用最小二乘法求得如下經驗公式

盡管式和式(是從試驗中來的,但理論分析表明它們所表達的關係形式是正確的,至於各變量前的係數是否準確,要看待爆結構的具體情況而定。然而,使用上述兩式進行初步計算是可行的,實際工程中可以使用它們初步計算一個量,然後再根據具體情況加以經驗修正。

4工程實例

上述公式均是以小型試驗為基礎得到的,對於工程上所能遇到的大型結構拆除工程,它們是否適用呢?為此,我們在對北京染料總廠汙水處理池進行水壓爆破拆除中,另外,管上口有寬的鋼板箍,爆破中上口不封閉,與試驗條件一致。但是,由於鋼筋的布設情況以及混凝土等級的提高(與試驗相比),使結構的強度較試驗用結構的強度高,加之上口鋼板箍的影響,均使結構破碎需用藥量%及%應適當增高,即計算時應考慮這些因素,命公式加以必要的修正。

實際工程的藥量計算是在經驗公式的基礎上乘上了兩個係數。

5結語

試驗研究的結果表明:

圓管在水壓爆破下的破壞主要是環向拉伸斷裂,但藥包形式不同這種作用在整個破壞中所占的比例不同,其原因在於作用分布規律的不一致。在忽略端部邊界條件的影響後,集中藥包對圓管內壁正壓力分布不均,且存在縱向作用力,盡管其主要破壞仍是環向拉伸斷裂,但縱向作用力和正壓力分布不均引起的綜合破壞已達到了不可忽略的程度,而延長藥包時,圓管內壁正壓力分布均勻,因而管子的破壞可以近似看成全部為環向拉伸斷裂。

環向拉應力的分布取決於正壓力的分布,因而,兩種裝藥形式下其分布狀態也有類似於上述正壓力分布上的不同,從而,兩種破碎狀態呈現區別。延長藥包較之集中藥包,其破碎塊度均勻,大塊尺寸及數量降低,能量利用率高,爆破效果顯得更好。

在水壓爆破中,延長藥包與集中藥包相比,其最大飛石距離下降,從而飛石安全距離減小,爆破安全性提高。

對於滿足下列條件的柱殼結構,使用單個集中藥包水壓爆破拆除仍能取得較好的效果。