爆炸法处理陆上软土地基的作用机理研究项目摘要

随着我国交通事业的飞速发展，对特殊条件下的软基处理提出了更高要求。由于沟谷和湿地等地区的陆上软基具有与近海淤泥质基础相近的特点，因此，在借鉴水下爆炸排淤技术的基础上，提出了爆炸法处理陆上软基的基本思想，但由于陆上软基与近海淤泥质基础还存在差异，加之地表水的存在对该项技术的影响，因此，开展爆炸法处理陆上软基作用机理的研究具有重要的理论意义和实用价值。本课题根据已有的工程资料，结合现场试验，采取室内爆破试验得到爆炸作用下软土的属性变化和变形特性，并结合理论分析建立软土的本构模型；基于欧拉～拉格朗日耦合技术，深入研究描述爆轰产物～堆石～软土～水相互作用的数值模拟方法，进而对陆上爆炸法施工的爆坑形成和堆石挤入过程、爆后断面等问题开展研究；基于土力学和爆炸力学的基本理论，建立一定层厚软土下的用药量公式；最后利用上述研究结论优化爆破设计，达到加快施工进度、改进处治效果和节约工程投资的目的。 2100433B

大跨空间钢结构广泛应用于人员活动密集的大型公共建筑，一旦遭遇内爆炸袭击，极易造成重大人员伤亡、财产损失和恶劣社会影响，但相关研究薄弱。本项目采用数值模拟和模型试验相结合的方法，对内爆炸作用下大跨空间钢结构的动力响应、破坏模式、失效机理和防爆方法进行研究。首先，基于ALE有限元，对大跨空间钢结构内爆炸冲击波的传播规律进行数值实验，推演冲击波超压与炸药TNT当量和爆炸点距离之间的数学表达。其次，对爆炸冲击波超压进行本征正交分解法(POD法)分解和重构，使时空不同步的海量冲击波超压频谱转换成有限数量的表征值，获得冲击波压力场在结构表面上的分布，使爆炸冲击波作用数量化并进行试验验证。然后，考虑结构几何及刚度、非结构破坏和泄爆影响并结合试验结果，对大跨空间钢结构在内爆炸冲击波超压作用下的动力响应机制、失效模式和机理进行数值仿真和分析。在此基础上，提出大跨空间钢结构的防爆和泄爆方法及正确使用指引。

我国油页岩储量丰富，合理开发油页岩资源是破解我国能源危机的重要途径之一。针对油页岩炼油和燃烧发电过程中潜在的火灾、爆炸事故风险，项目通过已有和计划研发的高温环境爆炸性测试系统，以国内4种典型的油页岩产品为代表，系统研究油页岩粉尘及油页岩杂混物的爆炸机理和特性，为生产过程风险评价和安全管理奠定实验和理论依据；再通过小型实验，研究CO2、N2对油页岩及其杂混物的惰化机理，得到防止爆炸发生的关键指标- - 极限氧浓度，从而确定油页岩生产过程的本质安全防爆方法，并在1立方米大型爆炸测试系统上对不同工艺条件下建立的本安防爆方法进行放大和验证，确保其在工业生产上应用的安全性。在前期大量爆炸性数据和防爆方法的基础上，利用风险理论建立基于数据的生产过程风险评价模型，克服了传统风险评估方法中事故统计样本少、评价人员主观随意性的缺点，对于评价油页岩利用过程爆炸事故风险、指导安全生产工作具有重要的理论意义和实用价值