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爆炸塔炸药空爆振动衰减及对邻近建筑影响试验*

更新时间:2016-07-05

爆炸塔作为抗爆建筑,是爆炸作业、试验和加工等的重要场所[1]。在爆炸塔中进行爆炸时,产生的地震波会对邻近建筑和仪器设备产生不利影响,避免损害相邻建筑和仪器设备是在爆炸塔内进行爆炸试验的前提[2,3]

对爆炸塔(爆炸容器)的研究已有半个多世纪,但是主要针对爆炸塔(爆炸容器)结构强度和隔振系统方面[4-6],却较少关注爆炸塔(爆炸容器)内爆炸产生的振动对其邻近建(构)筑物及重要仪器设备的影响。然而,在爆炸塔的使用过程中,爆炸产生的地震波对邻近建筑和仪器设备仍有较强的冲击振动影响,因此,研究爆炸塔(爆炸容器)内爆炸地震波传播规律具有重要价值。胡八一等对10 kg TNT当量爆炸容器系统在五种TNT当量加载下邻近建筑地表的加速度进行监测,验证邻近建筑的安全性[7]。管永红等通过小波包分析爆炸容器振动分量在不同位置的时频特征以及能量分布情况,得到爆炸容器的振动信号能量分布处于较宽的频带范围,振动能量随时间变化的发展出现剧烈变化[8]。以上成果主要从减震角度研究爆炸塔(爆炸容器)振动规律及邻近建筑物的动力响应,缺乏对地震波传播特性及邻近建筑产生的高程放大效应的研究。张士春对爆炸容器内小药量炸药爆炸时产生的冲击振动对周边建筑物的影响有了初步认识,但实验炸药量局限于100 g以内的小药量范围[9]。鉴于此,以2.5 kg TNT当量爆炸塔为实验平台,通过振动监测,研究爆炸塔内不同悬置高度、不同炸药量药包爆炸振动衰减规律及对邻近建筑和仪器设备的影响。

1 爆炸塔及周边环境简介

西南科技大学新建特种实验楼于2015年9月投入使用,主要包括爆炸塔和轻气炮实验室等,爆炸塔与轻气炮实验室相对位置如图1所示。一级轻气炮如图2所示。

根据雾滴粒子群的消光系数、吸收系数,设置阈值H=βabs/βext,来判断光子在碰撞时是被吸收还是散射[7].当r2 H时,光子被散射,r2为0到1之间均匀分布的随机数.

爆炸塔设计当量为2.5 kg TNT,内部直径8 m,塔体内部高度9 m;墙体为钢纤维混凝土,厚度为0.6 m,塔外侧设置隔振沟,宽度0.8 m,深度2 m。

轻气炮实验室内安装有1套双炮管(炮管直径分别为37 mm和57 mm)轻气炮实验系统,轻气炮实验室大厅和轻气炮与爆炸塔中心的距离分别为9 m、15 m,由于距离较小,爆炸塔内爆炸振动是否对大厅和轻气炮产生不利影响是爆炸塔能够通过验收的重要前提。

图 1 爆炸塔及邻近建筑设施与测点布置示意图 Fig. 1 Sketch map of blasting tower and adjacent

图 2 一级轻气炮 Fig. 2 One-stage light-gas gun building facilities and measuring points

2 爆炸试验与振动测试设计

2.1 爆炸实验设计

共设计3组试验,炸药量分别为1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg。每组试验4次,其药包悬置高度(与爆炸塔地面距离)分别为0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m。为减小爆炸对爆炸塔地板衬砌钢板和木板的破坏,第3组药包悬置0.5 m的实验未实施。炸药为球形乳化炸药包,8号瞬发电雷管起爆。

2.2 爆炸振动测试设计

爆炸振动测试系统由三向速度传感器、振动记录仪和计算机组成。振动记录仪为成都中科测控有限公司TC-4850型和成都泰测科技有限公司Blast-NET型振动记录仪,Blast-NET型爆炸测振仪采样速率达10 000 sps,TC-4850型爆炸测振仪采样速率为8 k,采样时长为2 s。

振动测试测点布置如图1所示,共布置7个测点,测点1、2、3、7布置在实验楼第一层混凝土地面上,测点4布置在测点3正对位置的第二层楼板上,测点5、6布置在轻气炮实验大厅内混凝土地面上,测点6布置在轻气炮实验系统的基础上。实验时,传感器用石膏固定。

3.3.1 爆炸振动速度随水平距离变化规律分析

3 爆炸振动测试结果及分析

3.1 测试结果

每个测点三个方向的爆炸振动速度最大峰值(ppv)及主频(f)见表1~表3,典型振动速度波形曲线如图3所示。

3.2 爆炸振动波形特性分析

(1)振动幅值

3组爆炸振动测试,各测点峰值振幅主要出现在垂直方向上,水平切向振幅最小。

(2)振动持时

爆炸振动波形呈现周期性递减趋势,波形衰减周期在0.3 s左右,出现这种振动特点的波形,原因可能与爆炸塔底板镶嵌钢板有关,在爆炸荷载作用下,钢板发生简谐振动。同时,可以判断爆炸振动持时在0.3 s左右,与文献[5]中爆炸振动持时小于0.2 s相近。

实验以负载电压为400 V,负载功率为50 kW时为例进行BP神经网络训练,其误差收敛曲线图和输出编码结果如图6和表1所示。

(3)振动主频

测点振动主频主要集中于21~30 Hz之间,测点1振动主频随着药包悬置高度的增加呈上升趋势,炸药量对振动主频并无显著规律性影响。其余测点,振动主频随药包悬置高度和炸药量的变化几乎没有发生变化。

李波:红土地核心景区的居民,主要是汉族,他们有南京迁入的家史传说。红土地镇,是多民族杂居,除了汉族,还有彝族、苗族。

1 第1组试验爆炸振动峰值

Table 1 Explosion vibration peak of first sets of tests

  1-1    1-2    1-3    1-4  测点水平距离/mppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hz18.350.364270.327310.357430.44556214.150.208230.235230.208230.27324322.850.168210.168210.143210.10421422.850.200210.194210.172210.19922511.560.216210.215210.210210.21821615.240.269210.261210.240210.24621731.650.063210.064210.062210.06921

2 第2组试验爆炸振动峰值

Table 2 Explosion vibration peak of second sets of tests

  2-1    2-2    2-3    2-4  测点号水平距离/mppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hz18.350.598260.486280.498430.55753214.150.434240.458240.397240.48525322.850.308210.280220.241220.26122422.850.363210.331220.286220.32122511.560.369210.335220.297220.33122615.240.453210.419220.364220.37022731.650.106210.100220.088220.10122

3 第3组试验爆炸振动峰值

Table 3 Explosion vibration peak of third sets of tests

  3-1    3-2    3-3  测点号水平距离/mppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hzppv/(cm·s-1)f/Hz18.350.763290.65031——214.150.644250.673250.65725322.850.402220.388220.35522422.850.481220.464220.42822511.560.428220.426220.39322615.240.560220.518220.45922731.650.131220.126220.11422

图 3 典型振动速度波形 Fig. 3 Typical vibration velocity waveform

3.3 爆炸振动速度衰减规律分析

对于新闻编辑工作人员来说,要不断提高自己的业务能力,新形势下,新闻编辑工作人员要学会使用数字技术去发现新闻,编辑新闻,做好新闻的宣传工作。传统报业只有充分利用网络优势,才能促进自身的发展。网络传播非常快,而且时效性比较强,传统报业和新媒体的融合不能仅仅依靠传统的报纸新闻传播这种途径,而是要充分利用互联网信息的平台,大大提升新闻报道的速度,打破传统纸媒的天花板。另外,随着数字技术的发展,新闻的传播速度越来越快,信息的价值也在逐渐增强。传统报纸要充分利用数字信息技术制作新闻,摒弃传统的单一渠道,充分开发新闻价值。

通过测点1、2、3、7研究爆炸塔周围振动衰减规律,振速变化曲线如图4所示。

从图4可知,水平径向、切向及垂直方向振动速度随着距爆心水平距离的增大逐渐减小,符合萨道夫斯基公式的振动衰减规律;整体上,测点垂直方向的振速大于其水平径向的振速,切向振速最低。因此,主要分析径向和垂向振速。

图 4 第一组试验质点振速曲线 Fig. 4 Particle vibration velocity curve of the first sets of tests

从测点1到测点2,距爆心水平距离从8 m增加到14 m,水平径向振速降低到1/4左右,而垂直方向降低到2/3左右,表明水平径向振动速度衰减速率比垂直方向快,这说明爆炸塔隔振沟对水平径向的衰减作用显著,与文献[5]的结论一致;距爆心水平距离超过14 m之后,水平径向振动速度衰减速率非常缓慢,而垂直方向振动速度衰减速率大于水平径向。

3.3.2 悬置高度对爆炸地震波的影响

图5~图8分别给出了测点1、2、3、7振速随药包悬置高度变化曲线,由图可知,对测点1来说,水平径向振速随药包悬置高度的增加而增加,垂直方向振速随药包悬置高度增加无显著规律性变化;当药包悬置高度达到某一值,水平径向振速超过垂直方向振速,其它测点未出现此类现象。测点2水平径向和垂直方向振速随药包悬置高度增加无明显变化。测点3水平径向振速随药包悬置高度增加无明显变化,垂直方向振速随药包悬置高度增加呈降低趋势。测点7水平径向和垂直方向振速随药包悬置高度增加呈降低趋势。(注:图5~图8中“1,2,3”分别代表第1,2,3组试验)

3.3.3 炸药量对爆炸地震波的影响

从图5~图8及试验数据可知,随着炸药量的增加,各监测点的三个方向上振速随之增加。

3.4 爆炸振动对邻近建筑和轻气炮影响分析

(2)长距离攻击。长距离攻击与短距离攻击不同,指攻击者在拥有一部分资源的情况下,直接对已经存在的区块进行分叉,可能获得更多的挖矿奖励或者否认某笔交易。

(1)爆炸振动对框架结构影响安全判据确定

当前,许多高校处于深化转型发展过程中,往往偏重“硬实力”提升,却忽视了“软实力”建设,不善于深入挖掘学校历史文化底蕴,没有充分认识校训精神在塑造大学生人格和德行方面的特殊作用,忽略了校训与社会主义核心价值观的内在契合性。不少学校没能很好地以优秀传统文化为切入点,通过发掘两者之间相同、相近的词语,探寻校训中包含的与核心价值观相关联的精神内涵,赋予传统校训以时代意义和现实价值,赋予社会主义核心价值观以传统文化底蕴,导致二者无法有效互通共融,发挥出思想政治教育的最大功效。

根据爆破安全规程(GB6722—2014)给出的爆破振动安全允许标准,爆炸塔周围建构筑物参照“一般民用建筑物”类别。各测点振动主频均>10 Hz,按照从严控制的原则,爆炸塔周围建构筑物按“一般民用建筑物,主振频率>10 Hz,其安全允许振动速度为2.000 cm/s”的情况来处理;三组试验中两层办公楼测点4处最大振速为0.481 cm/s<控制标准2.000 cm/s。

[3] 卢红标,周早生,严东晋,等.爆炸冲击震动模拟平台的研制[J].爆炸与冲击,2005,25(3):276-280.

图 5 测点1振速随悬置高度变化曲线 Fig. 5 Point 1 vibration velocity variation curve with suspension height

(2)爆炸振动对邻近建筑影响分析

测点2距爆心水平距离大于测点5,除2次试验的垂直方向测点2振速略小于测点5,其余试验测点2水平径向及垂直方向振速均大于测点5,说明爆炸产生的地震波是非平稳的随机复合波[10,11]。出现这种现象,与轻气炮厅的地基结构设计有关,为了减轻轻气炮及其附属设备受到的振动效应,轻气炮厅四周进行了隔震处理,试验数据也验证了轻气炮厅的隔震效果。

图 6 测点2振速随悬置高度变化曲线 Fig. 6 Point 2 vibration velocity variation curve with suspension height

图 7 测点3振速随悬置高度变化曲线 Fig. 7 Point 3 vibration velocity variation curve with suspension height

图 8 测点7振速随悬置高度变化曲线 Fig. 8 Point 7 vibration velocity variation curve with suspension height

3.4.2 爆炸振动对轻气炮影响分析

表4是二楼测点4相对于一楼测点3在水平径向、切向和垂直方向上的振速放大量,对比一、二楼层测点可以发现,二楼在三个方向上的振速放大量有如下规律:水平径向上二楼振速比一楼有所降低,水平切向和垂直方向上二楼振速比一楼增大,出现高程放大现象,说明对于两层办公楼,随着楼层的升高,振动能量更多的向水平切向和垂直方向转移,峰值振速集中在垂直方向上,因此对两层办公楼振害的控制主要从垂直方向的振速入手。

图 9 测点5振速降低量随悬置高度变化规律 Fig. 9 Variation law of point 5 vibration velocity decrement with suspension height

对垂直方向测点4振速增量随炸药悬置高度和炸药量变化规律进行分析,如图10所示。由图可知,除去两处突变点,随着炸药悬置高度的增加,二楼的高程放大效应总体降低,在试验条件允许下,适当增加药包悬置高度,可以降低高程放大效应。随着炸药量的增加,二楼的高程放大效应随之增加。其中在第“1-4”次试验发生突变,极大可能与测点周边环境有关。

图 10 测点4振速放大量随悬置高度变化规律 Fig. 10 Variation law of point 4 vibration velocity magnification with suspension height

测点垂直方向的振速远大于水平径向,因此以垂直方向为例进行分析。相对测点2,测点5峰值振速降低量随药包悬置高度变化规律如图9所示;由图可知,随着药包悬置高度的增加测点5的峰值振速降低量增大,说明随着药包悬置高度的增加,轻气炮厅隔震效果整体增强。随着炸药量的增加,测点5的峰值振速降低量增大,说明轻气炮厅隔震效应愈明显,隔震效果越好。

(1)爆炸振动对轻气炮影响安全判据确定

根据爆破安全规程(GB6722—2014)给出的爆破振动安全允许标准,轻气炮参照“运行中的水电站及发电厂中心控制设备”类别。测点振动主频均>10 Hz,按照从严控制的原则,轻气炮按“运行中的水电站及发电厂中心控制设备,主振频率>10 Hz,其安全允许振动速度为0.600 cm/s”的情况来处理。三组试验中轻气炮测点6处最大振速为0.560 cm/s<控制标准0.600 cm/s。

4 测点4振速放大量

Table 4 Point 4 vibration velocity magnification

悬置高度/m径向1.0kg炸药振速增量/(cm·s-1)切向垂向径向1.5kg炸药振速增量/(cm·s-1)切向垂向径向2.0kg炸药振速增量/(cm·s-1)切向垂向0.5-0.0090.0250.032-0.0190.0440.055———1.0-0.0120.0230.026-0.0230.0390.051-0.0350.0480.0791.5-0.0090.0210.029-0.0220.0340.045-0.0470.0450.0762.0-0.0050.0340.095-0.0300.0330.060-0.0490.0370.073

(2)爆炸振动对轻气炮影响分析

对比测点5、6,可以发现,随着距爆心水平距离增加,垂直方向振速反而增加。这可能与测点6的布置位置有关系,测点6传感器安装在轻气炮旁边,轻气炮底座安装在深度60 cm的凹槽里,导致振动波发生边界放大效应。

在教师对学生的评价方面,要采用平时性评价及终结性评价各占一定比例的方式。对于平时性评价,教师要根据学生的课堂表现、在线学习的登录次数、在线学习时间及阅读量、在线提交的作业完成情况、讨论发言的总体表现、网络无纸化测试成绩等方面进行综合评估。学生在课堂上完成任务之后,教师还应该组织学生开展评价活动,评价的内容要针对学生在完成语言任务的过程进行及时。中肯的评价,这种教师评价、学生互评、自我评价相结合的评价方式能让学生在展示自身任务、观看其他同学的任务并参与评价的过程中对教师及同学的评价进行反思,并从中获得进步。

相对测点5,测点6峰值振速放大量随药包悬置高度变化规律如图11所示。由图可知,随着药包悬置高度的增加测点6的峰值振速放大量降低,说明随着药包悬置高度的增加,边界放大效应逐渐减小,在试验条件允许下,适当增加药包悬置高度,有利于轻气炮的维护。随着炸药量的增加,测点6的峰值振速放大量增大,说明随炸药量的增加,边界放大效应增强。

授课老师提前准备好情景模拟法的模拟授课教室,先对纳入本研究的护士生进行系统的学习和培训,再由每一位护士生选择典型病例,在模拟授课教室中,每5名护士生组成一组,模拟医院中的护理病房,按照常规的护理流程、护理内容等进行演练。授课老师在护士生的演练过程中,随时提出一些常见问题、紧急情况等进行提问,或扮演患者进行提问,以观察护士生的反应能力、思考能力、操作能力、处理能力、沟通能力等,在最后应对护士生的处理方法等进行总结和指导,促进其综合能力的提高。

图 11 测点6振速放大量随悬置高度变化规律 Fig. 11 Variation law of point 6 vibration velocity magnification with suspension height

4 结论

通过对爆炸塔周边7个测点进行振动监测分析,得到以下结论:

(1)爆炸塔内药包爆炸振动持续时间在0.3 s左右,各测点振动主频主要集中在21~30 Hz之间,最大振动速度主要出现在垂直方向,水平切向振动速度最小。距爆心水平距离小于14 m时,水平径向振速衰减快,大于14 m时垂直方向振速衰减快;测点1随药包悬置高度增加水平径向振速增大效应显著。

(2)轻气炮厅隔震效果与爆炸塔内试验炸药量和药包悬置高度有关,药量越大、药包悬置越高,隔震效果越好;两层建筑结构振动高程放大效应随药包悬置高度增加而降低,随炸药量增加而增大。

(3)依据爆炸振动对框架结构及轻气炮影响的安全判据,3组试验爆炸塔内空爆振动不会对周围建筑物及轻气炮造成损害。

参考文献(References)

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[1] ZHAO Shi-da.The explosion mechanics laboratory[J].Chinese Journal of Scientific Research Engineering,1996,18(4):1-6.(in Chinese)

3.4.1爆炸振动对邻近建筑影响分析

[2] MAYS G C.Blast effects on buildings[M].Lindon:Thomas Telford Publications,1995.

现阶段我国商业银行的零售网点的一些功能与金融中的服务同质化比较明显,客户的区分程度比较低。客户群体的金融意识在不断地增强,所需要的个性化服务在不断地增加,人们的消费需求和消费理念也不断向着更加智能化和信息化的方向迈进,个人客户和有营业网点的产品对产品的服务以及相应的质量也有了更高的要求。传统的商业银行营业网点的数量虽然很多,但是大多数都存在与客户缺乏沟通的问题。不能详细深入地了解客户真正的需求,对客户的忠诚度存在明显的劣势。而且传统的商业银行零售网点的布局非常不合理,产品没有及时进行创新,不能满足当前社会和客户的需要,最终导致营业网点效益低下。

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[6] 胡八一,刘仓理,陈石勇,等.25 kg TNT当量爆炸容器的冲击隔震研究[J].振动与冲击,2006,25(6):43-45,177.

方案选择7口开采井,单井开采量2 857.14 m3/d为最佳开采井布设方案。由于评价区内地下水补给源主要为河渠渗漏和侧向补给,区内的河渠渗漏量具有明显的季节特征,故设计在不同气象组合条件下对水源地开采量进行预测评价显得尤为重要。

[6] HU Ba-yi,LIU Cang-li,CHEN Shi-yong,et al.Study on isolation of shock induced vibration of a 25 kg TNT equivalent explosion vessel[J].Journal of Vibration and Shock,2006,25(6):43-45,177.(in Chinese)

在进行本次的试验过程中,遭遇了阴雨天气,导致河水水位上涨、水流湍急,但还没有到封航停渡水位线。笔者再次进行拉扯渡运试验,但由于渡船运行不到河流中间时渡船迎水面倾斜严重,干舷急剧减小,不得不放弃试验。

[7] 胡八一,刘宇燕,乐 伟,等.10 kg TNT当量爆炸容器的冲击振动监测[J].振动与冲击,2001,20(4):67-69,101.

2008年之前,中国实体经济的杠杆率增长相对温和,在2003年到2008年期间,由于实际GDP增长速度快于债务增长速度,中国实体经济甚至出现了自主去杠杆的过程。然而,随着2008年全球金融危机的到来,在财政政策和货币政策的双重刺激下,中国实体经济的债务快速提升,在2015年提出提出去杠杆的指导意见之前,中国实体经济杠杆率从2008年的141.2%迅速提高到2015年的227.4%,7年之间实体经济杠杆率增长了86.2%,非金融类企业的杠杆率则从95.2%增长到151.2%。

[7] HU Ba-yi,LIU Yu-yan,LUO Wei,et al.Shock induced vibration monitoring of the 10 kg TNT equivalent explosion vessel[J].Journal of Vibration and Shock,2001,20(4):67-69,101.(in Chinese)

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[10] 李夕兵,凌同华,张义平.爆破震动信号分析理论与技术[M].北京:科学出版社,2009.

采取整群抽样的方式,抽取广西某高校大学生进行内隐自杀意念的GNAT测量.共有283人参与测试,剔除实验结果无效数据15份,最终得到有效数据268份,其中男生105人,女生163人,平均年龄为(19.03±1.46)岁.所有被试均为右利手,视力及矫正视力正常,熟悉电脑的基本操作,之前未参加过类似实验.

[11] 徐国元,中国生,熊正明.基于小波变换的爆破地震安全能量分析法的应用研究[J].岩土工程学报,2006,28(1):24-28.

[11] XU Guo-yuan,ZHONG Guo-sheng,XIONG Zheng-ming.Study and application of energy analysis method for blasting seismic safety based on wavelet transform[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2006,28(1):24-28.(in Chinese)

冯阳阳,蒲传金,肖定军,贺高威,李健钰,徐金贵
《爆破》 2018年第1期
《爆破》2018年第1期文献

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