劉屹頎,蔡子勇,2,喬世范,余鵬鯤

(1.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院,長(zhǎng)沙 410075; 2.中湘海外建設(shè)發(fā)展有限公司,長(zhǎng)沙 410004)

水下鉆孔爆破炸藥爆炸荷載作用,在水介質(zhì)中產(chǎn)生的沖擊波能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在巖體介質(zhì)中應(yīng)力波能量,極可能對(duì)水體及臨近建(構(gòu))筑物的穩(wěn)定性造成不利影響[1]。因此,關(guān)于水下爆破爆炸波在水域中傳播所帶來(lái)的危害效應(yīng)問(wèn)題一直是爆破工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

針對(duì)水下爆破水擊波傳播特性,Cole介紹了水下爆炸現(xiàn)象、荷載傳播及分布特點(diǎn)[2],提出了水擊波峰值壓力及衰減計(jì)算公式。吳志剛[3]、王亞鵬等基于水下爆破現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[4],分別闡明了球形和柱狀藥包爆炸后水擊波傳播衰減規(guī)律,反映了其影響效果的不同。此外,Liu等[5]、Wang等[6]、彭亞雄等通過(guò)水下爆破現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[7],研究了水擊波的傳播特性及其峰值壓力隨爆心距的衰減特征。然而,由于水下鉆孔爆破爆炸荷載作用下水擊波的形成與傳播是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的不可逆過(guò)程,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和理論研究具有一定局限性。于是,人們開(kāi)始借助數(shù)值分析軟件對(duì)水下鉆爆作用機(jī)理及傳播規(guī)律深入研究,通過(guò)從炸藥成分[8]、炸藥包形狀[9,10]、水深[11,12]、爆破延期時(shí)間[11]、鉆孔堵塞長(zhǎng)度[12]、起爆方式等方面揭示了不同工況下的水擊波的傳播規(guī)律、爆破效果及其水擊波動(dòng)力響應(yīng)機(jī)制[13,14],研究成果豐富了爆破振動(dòng)在水體中的傳播理論。

總的來(lái)說(shuō),目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水下爆破水擊波特性研究主要集中在水下炸礁、水下巖塞及水下圍堰拆除等爆破工程,對(duì)于引水工程水下鉆孔爆破案例研究相對(duì)較少。同時(shí)考慮炸藥爆炸能量傳遞、沖擊波的傳播介質(zhì)以及邊界域等影響,模擬水下爆破水擊波的傳播有一定的難度,特別是目前常用的ANSYS/LS-DYNA軟件分析過(guò)程中假定巖-水接觸面為無(wú)反射邊界,與實(shí)際情況有所差異。因此,本文以桂林市第二水源工程-引水工程子項(xiàng)青獅潭水庫(kù)取水工程為背景,通過(guò)COMSOL多物理場(chǎng)耦合模擬方法,采用任意拉格朗日-歐拉(ALE)技術(shù)處理流體區(qū)域的網(wǎng)格以及設(shè)置人工低反射邊界,在固體力學(xué)系統(tǒng)添加瑞利阻尼模擬土體對(duì)爆破荷載的阻尼作用,建立水下鉆孔爆破數(shù)值分析瞬態(tài)求解模型,研究鉆孔爆破爆炸荷載作用下水擊波傳播特性,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行評(píng)價(jià),研究成果可為類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)積累及其安全預(yù)防提供指導(dǎo)和借鑒。

1 工程概況

依托桂林市第二水源工程-引水工程子項(xiàng)青獅潭水庫(kù)取水工程,其包含取水口、引水隧洞建設(shè)工程(見(jiàn)圖1)。取水口按照70萬(wàn) m3/d設(shè)計(jì),引水工程完工后運(yùn)營(yíng)期可分別單獨(dú)向桂林市西城水廠、城北水廠供水40萬(wàn) m3/d,也可同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)水廠的應(yīng)急供水任務(wù),是桂林市近年來(lái)開(kāi)工建設(shè)的重大民生項(xiàng)目之一,也是周恩來(lái)總理親自審定的國(guó)家級(jí)大型水庫(kù)。引水隧洞工程起點(diǎn)為青獅潭水庫(kù)大壩右岸溢洪道側(cè)山體附近的進(jìn)水口豎井,沿山脊線向東南方向布置,終點(diǎn)為青獅潭鎮(zhèn)青獅潭社區(qū)南側(cè)附近山體出洞,引水隧洞全長(zhǎng)1.0 km,取水工程主要涉及上、下層取水口水下鉆孔爆破和豎井基坑開(kāi)挖爆破工程,區(qū)域工程地質(zhì)主要地層分布為:①第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml);②第四系殘坡積(Q3el+dl)黏性土層(粉質(zhì)黏土、含角礫粉質(zhì)黏土);③泥盆系中統(tǒng)信都組(D2x)泥質(zhì)砂巖、砂巖等地層。

圖1 引水工程平面圖Fig. 1 Water diversion project planar graph

2 水下鉆孔爆破數(shù)值分析

2.1 模型建立

通過(guò)采用COMSOL軟件對(duì)水下鉆孔爆破進(jìn)行數(shù)值模擬,模型參數(shù)及邊界條件選取:①模擬水庫(kù)庫(kù)水深度取施工期實(shí)際水深22 m;②水下鉆孔的形狀采用多孔圓柱體;③模型的所有截?cái)噙吔缇O(shè)置低反射邊界條件以模擬無(wú)限邊界的巖體和大面積水域,與空氣接觸的表面選擇自由邊界;④忽略水流速度與空氣對(duì)水下爆破的影響;⑤不考慮沖擊覆蓋物的影響;⑥假設(shè)爆炸壓力在炮孔沿孔壁均勻分布;⑦為消除邊界效應(yīng),取模型尺寸的長(zhǎng)×寬×高=473 m×161 m×91 m。網(wǎng)格劃分采用自由四面體網(wǎng)格,單元大小選擇超細(xì)化進(jìn)行建模。計(jì)算模型網(wǎng)格單元數(shù)為101206個(gè),水下鉆孔爆破計(jì)算模型如圖2所示。

圖2 水下鉆孔爆破計(jì)算模型(單位:m)Fig. 2 Calculation model of underwater drilling and blasting(unit:m)

2.2 材料模型及參數(shù)

根據(jù)物探報(bào)告,模型計(jì)算區(qū)域的巖性主要是泥質(zhì)砂巖,實(shí)際大壩為夯土(內(nèi)部為C30混凝土芯墻),在進(jìn)行模型建模時(shí),考慮工程實(shí)際情況,選擇合適的力學(xué)參數(shù)來(lái)模擬實(shí)際工程中的巖石、土層等。各種材料的屬性如下表1所示。

表1 模型材料參數(shù)取值Table 1 Values of model material parameters

同時(shí),建立適當(dāng)?shù)谋坪奢d施加模型是研究建(構(gòu))筑物動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的關(guān)鍵。在爆炸過(guò)程中,巖體首先受到來(lái)自炸藥爆炸急劇上升的壓應(yīng)力,隨后壓應(yīng)力快速衰減至零,最后由于溫度下降產(chǎn)生負(fù)壓力。為此,選擇在炮孔壁上施加半理論半經(jīng)驗(yàn)的爆破荷載壓力曲線,具體如圖3所示。

圖3 爆破荷載時(shí)程曲線Fig. 3 Time history curve of blasting load

此外,在水下鉆孔爆破分析模型中,由于炮孔數(shù)較少,全部布置為主爆孔,由軟件自動(dòng)控制時(shí)間步,從0 s開(kāi)始,在爆破荷載的加載時(shí)間內(nèi),每0.0001 s記錄一次求解結(jié)果,其他時(shí)程中每隔0.001 s記錄一次求解結(jié)果?？紤]爆破施工裝藥量和爆孔深度密切有關(guān),每次爆破裝藥量不同,單孔裝藥量按照孔深2/3控制,實(shí)際工程中,為了充分利用炸藥能量,設(shè)置孔網(wǎng)參數(shù)為1.8 m×1.4 m,按矩形布置2排炮孔,采用分段延時(shí)(25 ms)控制爆破技術(shù)進(jìn)行一次起爆方式,模型中炮孔起爆位置設(shè)置為藥卷底部,水下鉆孔爆破裝藥參數(shù)如表2所示。

表2 水下鉆孔爆破裝藥參數(shù)Table 2 Charging parameters of underwater blasting

2.3 模擬工況

為研究水下鉆孔爆破的水擊波傳播衰減規(guī)律,在數(shù)值分析計(jì)算模型上布置5個(gè)水擊波測(cè)試監(jiān)測(cè)點(diǎn),水擊波監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置在模型中的坐標(biāo)依次為:監(jiān)測(cè)點(diǎn)1(50,203,25)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)2(50,183,25)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)3(50,163,25)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)4(50,143,25)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)5(50,123,25),其距水下鉆孔爆破點(diǎn)位的距離分別為28 m、48 m、68 m、88 m、108 m,如圖4所示。

圖4 數(shù)值模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置(單位:m)Fig. 4 Layout of monitoring points of numerical model(unit:m)

2.4 模擬結(jié)果分析

2.4.1 不同時(shí)刻水擊波等值面云圖

設(shè)置水擊波波速v=0.0001 cm/s,模擬得到t=0.0001 s、t=0.001 s、t=0.003 s時(shí)刻的水中水擊波等值面云圖如圖5所示。

圖5 不同時(shí)刻水擊波等值面云圖Fig. 5 Contour nephogram of surge wave at different times

從圖5可以看出,水下鉆孔爆破起爆后,水擊波隨時(shí)間推移由爆破點(diǎn)逐漸向四周傳播,引起距爆源不同距離區(qū)域內(nèi)的水體介質(zhì)速度發(fā)生變化,與曲艷東等研究結(jié)論一致[15]。在t=0.0001 s時(shí)形成較完整的水擊波波陣面,水擊波速度形態(tài)較為規(guī)則,近似球型,主要原因是考慮孔壁均勻施加爆炸荷載,鉆孔內(nèi)的炸藥爆炸產(chǎn)生沖擊波,迅速?gòu)目卓谖恢孟蛩橘|(zhì)中傳播;當(dāng)t=0.001 s時(shí),水擊波波陣面不斷擴(kuò)大,由于巖-水交界面反射與折射等作用,水擊波速度分布開(kāi)始出現(xiàn)不規(guī)則橢球形狀;當(dāng)t=0.003 s時(shí),水擊波等值面分布復(fù)雜程度更高,特別是距離孔口較遠(yuǎn)區(qū)域。由于炮孔內(nèi)產(chǎn)生的沖擊波與自由水面反射波聯(lián)合作用,水域中形成反射稀疏波。

2.4.2 爆破結(jié)束時(shí)刻不同水擊波波速等值面云圖

設(shè)置爆破結(jié)束時(shí)刻t=0.0019 s,模擬得到v=0.1 cm/s、v=0.01 cm/s、v=0.001 cm/s、v=0.0001 cm/s、v=0.00001 cm/s時(shí)刻水下鉆孔爆破點(diǎn)(見(jiàn)圖4)的水擊波等值面云圖如圖6所示。

圖6 爆破結(jié)束時(shí)刻不同水擊波速度等值面云圖Fig. 6 Contour nephogram of different surge wave velocities at the end of blasting

從圖6可以看出,爆破作用結(jié)束之后,水擊波在水中傳播過(guò)程中衰減很快,時(shí)效性顯著。隨著水介質(zhì)速度閾值增大,爆破作用所產(chǎn)生的水擊波作用區(qū)域迅速減小,當(dāng)水介質(zhì)速度值為1×10-5cm/s時(shí),爆破沖擊波的作用區(qū)域勉強(qiáng)到達(dá)壩底位置。

2.4.3 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處水擊波的應(yīng)力時(shí)程曲線

提取水下不同鉆孔爆破監(jiān)測(cè)點(diǎn)處水擊波有效應(yīng)力,得到其隨爆心距的衰減曲線如圖7所示。

圖7 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處水擊波應(yīng)力時(shí)程曲線Fig. 7 Stress time history curve of surge wave at different monitoring points

從圖7可以看出,每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)程曲線均存在多個(gè)波峰,主要原因是本模型中的水下鉆孔爆破采用的是毫秒延時(shí)爆破,孔間起爆延時(shí)為25 ms,由于裝藥不同部位起爆的時(shí)間差,導(dǎo)致水下爆炸荷載作用水擊波傳播在不同位置出現(xiàn)疊加效應(yīng),這意味著各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水擊波峰值應(yīng)力不一定是由某段爆破引起的,而是多段爆破的疊加效應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果。

從圖8可以看出,隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)爆心距增加,水擊波峰值應(yīng)力呈先加速下降后緩慢下降趨勢(shì),受到的鉆孔爆破影響逐漸減小。對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的峰值應(yīng)力進(jìn)行曲線擬合,得到指數(shù)函數(shù)y=0.0208e-0.04855x,相關(guān)系數(shù)R2=0.9986,具有較強(qiáng)的相關(guān)性,水擊波的峰值應(yīng)力傳播符合指數(shù)形式衰減規(guī)律,王亞鵬等佐證了這一觀點(diǎn)[4],進(jìn)一步說(shuō)明了此次數(shù)值模擬的合理性,可以利用該曲線預(yù)測(cè)不同爆心距對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置的水擊波峰值應(yīng)力。同時(shí),隨著爆心距的增加,水擊波峰值應(yīng)力降低的速率也呈指數(shù)下降,在爆心距較小時(shí),水擊波峰值應(yīng)力下降速度明顯,當(dāng)爆心距達(dá)到68 m時(shí),水擊波峰值應(yīng)力下降變得很小,可以基本忽略。

圖8 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)水擊波峰值應(yīng)力隨爆心距變化曲線Fig. 8 Curve of peak stress of surge wave varying with explosion center distance at different monitoring points

2.4.4 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處水擊波振動(dòng)速度時(shí)程曲線

提取水下不同鉆孔爆破監(jiān)測(cè)點(diǎn)處水擊波的峰值振動(dòng)速度得到其隨爆心距的衰減曲線如圖9所示。

圖9 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處水擊波振動(dòng)速度時(shí)程曲線Fig. 9 Time history curve of surge wave vibration velocity at different monitoring points

從圖9可以看出,隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)1～5的爆心距依次增加,每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水擊波振動(dòng)速度達(dá)到峰值的時(shí)間逐漸增加,分別為0.006 s、0.021 s、0.025 s、0.028 s、0.031 s,水擊波峰值速度出現(xiàn)的時(shí)間隨著爆心距的增加也依次增加,表現(xiàn)出同步性。此外,爆破振動(dòng)速度峰值在靠近爆源處最大,主要原因是炸藥在水域中爆炸產(chǎn)生的水擊波壓力以背向炸藥的方向向外傳播。爆心距越大,爆破振動(dòng)速度越小,水擊波的影響范圍就越小。

從圖10可以看出,各測(cè)點(diǎn)水擊波峰值速度擬合曲線為y=1.6402e-0.1284x,相關(guān)系數(shù)R2=0.9994,說(shuō)明該曲線擬合精度高,可以較好地反映出水擊波的峰值速度隨爆心距變化呈指數(shù)衰減規(guī)律,可為預(yù)防爆破水擊波災(zāi)害效應(yīng)提供依據(jù)。同時(shí),在當(dāng)前的炸藥當(dāng)量下,所布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)水擊波振動(dòng)速度總體較低,爆心距從28 m增加到48 m時(shí),水擊波峰值振動(dòng)速度下降較快,以監(jiān)測(cè)點(diǎn)1峰值振動(dòng)速度為基準(zhǔn),在爆心距48 m時(shí)其峰值振動(dòng)速度下降到僅為爆心距28 m處監(jiān)測(cè)點(diǎn)處峰值振動(dòng)速度的7.3%,衰減率達(dá)到了92.7%;爆心距為68 m處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)3峰值振動(dòng)速度衰減為2.6%,衰減率為97.4%;到爆心距為108 m處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)5時(shí),其振動(dòng)速度僅為監(jiān)測(cè)點(diǎn)1振動(dòng)速度的0.37%,衰減率達(dá)到96.3%;從爆心距48 m的監(jiān)測(cè)點(diǎn)2處開(kāi)始,水擊波峰值振動(dòng)速度的下降幅度較小,到爆心距108 m的監(jiān)測(cè)點(diǎn)5,水擊波振動(dòng)速度已經(jīng)可以忽略,不會(huì)對(duì)建(構(gòu))筑物產(chǎn)生影響。

圖10 水擊波峰值振動(dòng)速度隨爆心距變化曲線Fig. 10 Curve of peak vibration velocity of surge wave varying with distance between explosion centers

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

根據(jù)地質(zhì)勘查資料,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考察調(diào)研,在壩體上方布置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),分別距離水庫(kù)邊緣1.3 m(1#)、5.4 m(2#)、7.7 m(3#、4#、5#),水下爆破鉆孔點(diǎn)到大壩的距離為18 m,每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處布置一臺(tái)L20-N型爆破振動(dòng)儀,且X方向指向爆破點(diǎn)。主要參數(shù)為:采樣頻率為10 200 Hz,觸發(fā)方式為電平內(nèi)觸發(fā),觸發(fā)電平為0.050 cm/s,存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)為2 s。同時(shí),在水域中布置3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),距離爆破點(diǎn)的直線距離由近到遠(yuǎn)分別為5.1 m、10.6 m、15.3 m,每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處布置一臺(tái)LS1206B明渠流速計(jì)(采樣頻率為每隔2 s采集1 s,觸發(fā)方式為機(jī)械觸發(fā),靈敏度為0.001 m/s,存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)為1 h)和一臺(tái)M20液位水壓力計(jì)(采樣頻率為4 Hz,觸發(fā)方式為機(jī)械觸發(fā),靈敏度為1 Pa,存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)為4 h),水壓力計(jì)和明渠流速計(jì)垂直布置,三個(gè)水壓計(jì)分別固定在距離水面1.8 m、4.0 m和6.0 m處,明渠流速計(jì)固定在距離水面1.8 m處?，F(xiàn)場(chǎng)照片如圖11所示。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖Fig. 11 Layout of on-site monitoring points

為驗(yàn)證數(shù)值模型的可靠性,將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工況瞬態(tài)求解模型結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。測(cè)試工況瞬態(tài)求解模型根據(jù)圖11的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布置進(jìn)行對(duì)應(yīng)模型點(diǎn)添加,并按施工工況布設(shè)了爆破荷載進(jìn)行求解。重點(diǎn)選取距離壩體較近的1#與2#測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析,得到數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的X、Y、Z三個(gè)方向的峰值振速和合振速的對(duì)比結(jié)果(見(jiàn)表3)。顯然,遠(yuǎn)離爆破點(diǎn)的2#測(cè)點(diǎn)相比1#測(cè)點(diǎn)的合速度峰值和Z方向速度峰值有所減少,但X方向和Y方向的振動(dòng)速度峰值則有所增加,主要原因是由于爆破能量傳播擴(kuò)散造成的,遠(yuǎn)處測(cè)點(diǎn)的彈性波與X、Y方向的夾角更小,更多地分解為X、Y方向振動(dòng)速度。此外,取更靠近爆破點(diǎn)1#測(cè)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與數(shù)值模擬速度時(shí)程曲線進(jìn)行對(duì)比分析,如圖12所示。

表3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與數(shù)值模擬峰值振動(dòng)速度對(duì)比Table 3 Comparison of peak particle velocity between field test and numerical simulation

圖12 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與數(shù)值模擬速度時(shí)程曲線對(duì)比Fig. 12 Comparison of velocity time curve between field test and numerical simulation

從圖12可以看出,數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果具有較好的一致性,數(shù)值模擬中Z方向振動(dòng)速度和合速度時(shí)程與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果變化規(guī)律高度相似且峰值略大于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果,但X、Y方向的振動(dòng)速度波形相似度相對(duì)較低,可能原因是數(shù)值模擬中沒(méi)有考慮現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所在區(qū)域的泥盆系基巖節(jié)理裂隙發(fā)育以及工程填土的復(fù)合作用,而Z方向的速度因?yàn)楣こ處r土質(zhì)在垂直方向上較密集,具有較高的準(zhǔn)確度。比較發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的合振速最大誤差為2.1%,認(rèn)為在可接受的允許誤差范圍內(nèi),進(jìn)一步說(shuō)明了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。

進(jìn)一步地,水域各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水下鉆孔爆破監(jiān)測(cè)結(jié)果如表4所示?？梢钥闯?兩次水下爆破監(jiān)測(cè)的水流速度峰值基本接近且都很小,最大值為0.007 m/s,說(shuō)明在距離爆破點(diǎn)較遠(yuǎn)的地方,水的流動(dòng)性很小,可以忽略水流速度對(duì)水下爆破的影響。此外,水下鉆孔爆破荷載作用下水擊波的峰值壓力均隨爆心距、測(cè)深的增加而逐漸減小,爆心距越大,爆破產(chǎn)生的水壓力峰值越小,與數(shù)值模擬結(jié)果變化趨勢(shì)相同,主要原因是由于爆破產(chǎn)生的沖擊能量隨著傳播而分散,再加上阻尼作用的影響所致。

表4 水下鉆孔爆破水域監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 4 Statistics of monitoring results of underwater drilling and blasting water area

4 結(jié)論及討論

(1)水下鉆孔爆破荷載作用實(shí)質(zhì)是以爆破點(diǎn)為中心向四周傳播,引起爆破點(diǎn)不同距離區(qū)域內(nèi)的水體介質(zhì)速度發(fā)生變化,隨著時(shí)間的推移,水擊波等值面由規(guī)則圓球形向非規(guī)則橢球形演變,在距離爆破點(diǎn)較遠(yuǎn)的水域中形成反射稀疏波。隨著水介質(zhì)速度閾值增大,爆破產(chǎn)生的水擊波作用區(qū)域迅速減小,水擊波影響范圍較小。

(2)水擊波應(yīng)力傳播在爆破分段延時(shí)情況下的不同位置具有疊加效應(yīng),存在多個(gè)峰值,隨爆心距的增加呈指數(shù)衰減規(guī)律,且衰減速率也呈指數(shù)下降。當(dāng)爆心距越小,水擊波峰值應(yīng)力下降速度越明顯,當(dāng)爆心距達(dá)到68 m時(shí),水擊波峰值應(yīng)力下降變得很小,可以基本忽略。

(3)水擊波振動(dòng)速度隨爆心距的增加呈指數(shù)衰減,在當(dāng)前的炸藥當(dāng)量下,所布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)水擊波振動(dòng)速度總體較低,當(dāng)爆心距從28 m增加到108 m,水擊波峰值振動(dòng)速度衰減率達(dá)到96.3%,基本上不會(huì)對(duì)構(gòu)筑物產(chǎn)生影響。此外,水擊波振動(dòng)達(dá)到峰值速度出現(xiàn)的時(shí)間隨爆心距的增加也逐漸增大,分別為0.006 s、0.021 s、0.025 s、0.028 s、0.031 s,表現(xiàn)出同步性。

(4)數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)比分析得出模擬誤差較小,且爆破振動(dòng)速度變化規(guī)律大致相同,本文建立的數(shù)值模型具有可靠性。但考慮水下鉆孔爆破施工的復(fù)雜性及不可預(yù)見(jiàn)性,爆破參數(shù)、巖體損傷與發(fā)育程度、水位變化、炸藥包及裝藥量等對(duì)水擊波傳播規(guī)律影響較大,后續(xù)將進(jìn)一步開(kāi)展水下鉆孔爆破多因素耦合作用下數(shù)值仿真分析,使計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際情況,更好地指導(dǎo)爆破施工。