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​水击波监测及其分析

futao 爆破拆除 2019-06-10 668 0
川渝拆除17713551981

水击波监测及其分析

1堰内测线监测水击波各监测点最大峰值压力见表7.5。

表7.5水击波最大峰压监测成果表

表7.5水击波最大峰压监测成果表

续表

续表

①“距离”为至围堰130m以上垂直挡墙的最近水平距离。

②括号内数字为至进水口闸门水平距离。

由表7.5可见,各测点最大峰压一般均在0.4MPa以内,只有19号坝段气泡帷幕后的垂直Ⅱ—1测点最大峰压略超过0.4MPa,达到0.419MPa,考虑到该测点至下游的大坝及进水口闸门尚有近10m距离,因而爆破水击波应不会对这些防护目标产生危害影响。

2库区随机测点监测

水击波堰外各监测点最大峰值压力见表7.6。

表7.6堰外库区随机测点动水压力监测成果表

表7.6堰外库区随机测点动水压力监测成果表


由表7.6可见,在凤凰山水位计测点部位压力峰值已降至0.016~0.085MPa,而在更远部位的茅坪港区,压力峰值已降至0.01MPa以下,不会对港区码头、船只产生危害。

各点实测到的动水压力过程线显示,围堰上游侧凤凰山Si-3测点在起爆2.8s后开始出现连续等间距的压力峰值,间距为68ms左右,从峰压到达时间分析,是由1号药室爆破产生,而上述现象在纵向围堰外侧Sj-1测点以及堰内各点均未出现,这与实际测点与药室相对位置情况也是相符的,也表明各部位测点监测结果能够相互印证。

分析水击波(动水压力)历时与爆破时间很接近,即伴随起爆过程开始而产生,而起爆过程结束后很短时间内即自行消散,并未出现残余压力,其压力效应具动荷载特征,对建(构)筑物的影响与静压力荷载是不同的,在峰压相同的情况下,其破坏效应明显较小。

3压力特征分析

典型水击波(动水压力)特征统计分析见表7.7和表7.8。

表7.7水击波(动水压力)峰压及其到达时间统计表

表7.7水击波(动水压力)峰压及其到达时间统计表

注以Sj-1测点记录到的爆破开始时间为零时。

表7.8水击波作用时间统计表

表7.8水击波作用时间统计表

表7.7列出了17号以及19号坝段各测点较明显水击波(动水压力)作用过程的峰压值,可见,各峰值之间间隔一般均在68ms左右,表明它们应是由某一同排的药室(炮孔)爆破产生的,根据其产生的时间及类似工程经验分析,各次较大峰压应主要是由断裂孔外裸露的导爆索爆炸产生的,此外,这些峰压集中出现在数百毫秒的时间区段内,表明其爆源范围应仅局限于某一两个堰块;若将各次较大峰压到达时间与设计爆破时间进行对比分析,并考虑击波在水中的传播延时可知,对于17号一1坝段测点其峰压爆源应来自12号堰块断裂孔第1~3响爆破,对于19号一1坝段测点其峰压爆源应来自10号堰块断裂孔第1~5响爆破,其时间误差一般在5ms以内。可见,产生较大峰压的爆源仅来自正对或与测线方向夹角较小部位的堰块,其余部位爆破的水击波影响将明显减小。

从水平Ⅱ测线各测点水击波波头到达的时间差及测点间距来分析计算,测得水击波水中传播平均速度在1500m/s左右,基本与水中纵波传播速度相同,这与其他类似工程的测试结果也是相符的。

由表7.8可见,各测点压力幅值均呈跳跃式陡峭上升,其峰压上升时间在0.05ms以内,达到微秒量级,其波头具脉冲式荷载特征,具备典型水击波特性;峰压作用时间也很短暂,在0.15~0.35ms之间,单次水击波作用过程消散时间在2.2ms以内,因而其总能量也较小,应不会对大坝混凝土及闸门金属结构整体安全造成危害影响。

从实测水击波过程线可知,除了水击波作用过程外,还伴随有大量较低频的压力作用过程,其频率在102Hz量级,峰压作用时间多在1~3ms之间,动水压力效应特征明显,主要是由爆破应力波进入水中引起的;不过就本次爆破来看,由于错峰间隔在102ms量级,动水压力峰压主作用过程均未与水击波超压产生明显叠加增强。从作用形态来看,经削峰后,位于气泡帷幕后的各测点峰压已基本不具备水击波特征,已转化为动水压力过程。此外,部分气泡帷幕后测点压力过程线中出现较高频、高幅值的峰压,但从到达时间上分析又并非由水击波作用直接产生,有可能是经由紧靠这些测点的拦污栅柱混凝土反射增强产生的,部分还有可能是传感器与混凝土直接碰撞引起,分析时已注意对此类干扰因素进行排除。

4气泡帷幕防护效果分析

经气泡帷幕削峰后,气泡帷幕后各测点水击波峰压已转化为动水压力。如根据表5.2对19号坝段垂直Ⅱ、垂直Ⅳ测线帷幕前后同高程测点、17号坝段水平Ⅱ-5与垂直Ⅲ一2测点峰压进行对比分析,并除去峰压随距离的衰减因素后可知:如气泡帷幕前测点峰压记为pm,气泡帷幕后测点峰压记为p后,则在对比的18组数据中,有16组p后/p的=

77.1%~22.7%,即削峰率在22.9%~77.3%之间,另有两组削峰效果不明显,平均削峰率为56.9%。这表明气泡帷幕仍起到了较明显削峰防冲击波作用,但效果不如以往国内的一些围堰拆除爆破中那样明显(能削减90%以上冲击波),其原因可能主要有三:其一是堰内水深近100m,由于空压机压缩空气能力所限,生成气泡的密度受到削减,而且气泡分布会不均匀,帷幕强度降低;其二是堰内水域面积较大,气泡帷幕需由多段排气管合并敷设而成,各段结合部难免不留有缝隙;其三是受到先拆除堰块产生的涌浪冲击破坏。此外,相对而言气泡帷幕对动水压力的削减效果不如水击波那般明显。


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