賈木那大橋水壓定向爆破及其數(shù)值模擬*

張勤彬，程貴海，徐中慧，凌宇恒，蔣文俊，陳善江

（1. 廣西大學(xué) 資源環(huán)境與材料學(xué)院，廣西 南寧 530004；

2. 西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621000）

隨著我國(guó)爆破技術(shù)的不斷進(jìn)步，部分工程爆破技術(shù)也開(kāi)始逐步走向國(guó)外市場(chǎng)，并服務(wù)于其他周邊各國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。孟加拉國(guó)賈木那大橋爆破拆除的成功，開(kāi)創(chuàng)了孟加拉國(guó)橋梁爆破拆除的先河。

對(duì)于薄壁型、箱梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建（構(gòu)）筑物，由于布孔難度較大，成本較高，故一般不采用傳統(tǒng)的爆破拆除方法，采用水壓爆破的拆除方案可以減少鉆孔數(shù)量，節(jié)約大量的成本，而且采用水壓爆破一定程度上也簡(jiǎn)化了起爆網(wǎng)路，減小了爆破所產(chǎn)生飛石及粉塵的危害，因此采用水壓爆破拆除空心橋墩是較為合理的爆破方案。在我國(guó)，水壓爆破的研究工作正在不斷開(kāi)展，大多數(shù)學(xué)者和工程技術(shù)人員主要通過(guò)類(lèi)比實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)其進(jìn)行研究。張亞賓等[1]通過(guò)數(shù)值模擬得出了水壓爆破過(guò)程中爆炸沖擊波作用于構(gòu)筑物壁面的傳播、反射、衰減過(guò)程；楊忠華等[2]建立了1/8 的鋼筋混凝土分離式模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，闡述了混凝土的破壞機(jī)制及過(guò)程；孫金山等[3]通過(guò)建立一個(gè)多室箱梁的1/4 模型進(jìn)行水壓爆破數(shù)值模擬，詳細(xì)的闡述了水壓爆破的力學(xué)機(jī)理及爆炸荷載作用下鋼筋混凝土的破壞機(jī)制。但目前對(duì)于非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的工程或非對(duì)稱(chēng)裝藥的工程研究較少，且采用傳統(tǒng)的1/8 模型、1/4 模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算不能較好的反映實(shí)際工程情況，因此，為了研究孟加拉國(guó)賈木那大橋水壓爆破的破碎過(guò)程及其機(jī)理，采用橋墩1/2 模型對(duì)其破壞過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析了薄壁橋墩的水壓爆破破碎機(jī)理，討論了不同的裝藥參數(shù)、起爆順序等對(duì)鋼筋混凝土破碎效果的影響。

1 橋墩水壓爆破裝藥參數(shù)

橋墩水壓定向爆破拆除與傳統(tǒng)的水壓爆破拆除技術(shù)不大相同，其藥包布置形式大多為非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，且其破碎機(jī)理較之對(duì)稱(chēng)布置藥包的傳統(tǒng)水壓爆破來(lái)講，更加復(fù)雜，且國(guó)內(nèi)無(wú)相關(guān)類(lèi)似工程案例可供參考，為此，通過(guò)建立橋墩1/2 模型，對(duì)非對(duì)稱(chēng)布置藥包的水壓爆破進(jìn)行了數(shù)值模擬，根據(jù)結(jié)果分析了橋墩水壓定向爆破破碎的機(jī)理，探討了如何優(yōu)化改進(jìn)類(lèi)似工程的爆破方案。

1.1 工程概況

孟加拉國(guó)賈木那（Jamuna）大橋位于孟加拉國(guó)首都達(dá)卡市郊，是孟加拉國(guó)南北交通的主要通道，由于該橋不能適應(yīng)當(dāng)前交通量的需求，需對(duì)其進(jìn)行爆破拆除，待拆大橋與新橋僅隔3 m，共需要對(duì)4 個(gè)橋墩進(jìn)行爆破拆除，橋面預(yù)先進(jìn)行切割分離。大橋橋墩高15 m，為薄壁剪力墻空心封閉結(jié)構(gòu)，壁厚僅12 cm，隔板厚度為20 cm（如圖1(a)所示），用傳統(tǒng)鉆孔爆破難度大，因此采用水壓定向爆破技術(shù)。

圖 1 橋墩結(jié)構(gòu)及裝藥示意圖Fig. 1 The diagram of bridge pier structure and charge

1.2 裝藥參數(shù)的計(jì)算

待拆橋墩為非均勻、截面形狀不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體，且其高度與寬度之比遠(yuǎn)大于1.5，根據(jù)汪旭光[4]主編的《爆破設(shè)計(jì)與施工》的相關(guān)內(nèi)容，可采用分層藥包。單個(gè)藥包的藥量可依據(jù)下式計(jì)算：

式中：Q 為藥包質(zhì)量，δ 為等效壁厚，R 為等效半徑，k 為結(jié)構(gòu)物修正系數(shù)，與材質(zhì)、強(qiáng)度、破碎程度等相關(guān)，混凝土大部分破裂，且鋼筋混凝土剝離徹底，為與結(jié)構(gòu)物尺寸δ、R 相關(guān)的系數(shù)，為通過(guò)藥包中心的結(jié)構(gòu)物內(nèi)部水平截面面積，Sδ為通過(guò)藥包中心的結(jié)構(gòu)物外壁的水平截面面積，相關(guān)參數(shù)如表1 所示。

表 1 水壓爆破相關(guān)參數(shù)Table 1 Water pressure blasting parameters

由于Ⅰ、Ⅲ為不規(guī)則結(jié)構(gòu)體，且壁厚不一致，這種情況下，應(yīng)布置偏炸藥包，使得藥包偏向于厚壁一側(cè)，偏炸距離c 可由下式所示：

式中：c 為偏炸距離，m；δ1、δ2側(cè)板厚度，m。

根據(jù)式（1）～（4），計(jì)算出Ⅰ、Ⅲ號(hào)箱體的等效半徑R 為1.029 m，等效壁厚δ 為0.536 m，單個(gè)箱體藥包總質(zhì)量Q 取3 kg，偏炸距離c 為0.3 m，Ⅱ號(hào)箱體的等效半徑R 為0.820 m，等效壁厚δ 為0.480 m，單個(gè)箱體藥包總質(zhì)量Q 取2 kg[4]。

1.3 裝藥參數(shù)

為了防止產(chǎn)生大量的飛石、水柱上沖及高壓氣體溢出的危害，橋墩內(nèi)注水深度12 m。為了實(shí)現(xiàn)橋梁的定向倒塌，經(jīng)過(guò)計(jì)算，在橋墩內(nèi)Ⅰ區(qū)域分層布置3 個(gè)藥包，第一層藥包質(zhì)量為0.25Q，Q1的計(jì)算值為0.75 kg，第二層藥包質(zhì)量為0.35Q，Q2的計(jì)算值為1.05 kg，第三層藥包質(zhì)量為0.4Q，Q3的計(jì)算值為1.2 kg；在橋墩內(nèi)Ⅱ區(qū)域分層布置2 個(gè)藥包，第一層藥包質(zhì)量為0.5Q，其計(jì)算值為1 kg，第二層藥包質(zhì)量為0.5Q，其計(jì)算值為1 kg；Ⅲ區(qū)域布置3 kg 的單藥包，其示意圖如圖1（b）所示[5]。

2 橋墩水壓爆破有限元計(jì)算模型

2.1 算法的選擇

為了模擬橋墩的水壓爆破過(guò)程，采用ANSYS/LS-DYNA 程序，對(duì)橋墩進(jìn)行了前處理建模、修改關(guān)鍵字、遞交計(jì)算、結(jié)果后處理、重啟動(dòng)等分析過(guò)程，其中可采用Lagrange 算法、Euler 算法、任意Lagrange-Euler 算法（ALE）。由于Lagrange 算法多用于固體的應(yīng)力應(yīng)變分析，故鋼筋混凝土采用Lagrange 網(wǎng)格，Euler 算法多用于流體材料的分析中，在橋墩水壓爆破的數(shù)值模擬中，由于涉及有鋼筋混凝土、炸藥、水、空氣等相關(guān)材料，所選取的算法是ALE 算法，即流固耦合算法，利用此種算法可以兼得上述兩種算法的優(yōu)點(diǎn)。求解過(guò)程中，炸藥爆炸產(chǎn)生的荷載通過(guò)水介質(zhì)采用流固耦合算法自動(dòng)作用到鋼筋混凝土網(wǎng)格上，在荷載的作用下鋼筋混凝土網(wǎng)格發(fā)生形變，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體又反作用于流體介質(zhì)，改變其流動(dòng)狀態(tài)及壓力變化狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體-固體之間耦合響應(yīng)過(guò)程的模擬[2]。

2.2 有限元計(jì)算模型

水壓爆破模擬采用1 號(hào)橋墩下半段作為研究對(duì)象，為簡(jiǎn)化分析及節(jié)約計(jì)算時(shí)間，取橋墩1/2 模型進(jìn)行分析，藥包按正方體幾何尺寸建模，同時(shí)起爆，如圖2 所示。橋墩內(nèi)注水高度為12 m，Ⅰ、Ⅲ區(qū)域藥包布置于中心偏厚壁0.3 m，第一層藥包距底板0.5 m，第二層藥包距底板2 m，第三層藥包距底板4 m。采用鋼筋混凝土等效模型，為滿(mǎn)足精度要求，網(wǎng)格大小設(shè)置為2 cm，模型頂部采用自由邊界，橋墩外壁周?chē)c空氣接觸的壁面采用無(wú)反射邊界，橋墩1/2 模型的對(duì)稱(chēng)面及橋墩底部采用法向約束。

圖 2 橋墩水壓爆破有限元模型Fig. 2 Finite element model of water pressure blasting plan of bridge pier

2.3 材料本構(gòu)模型及狀態(tài)方程

水壓爆破中涉及炸藥、鋼筋混凝土、水、空氣等材料，且會(huì)產(chǎn)生大變形，所以需要考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在大應(yīng)變及高圍壓的條件下的損傷及破壞過(guò)程，在ANSYS/LS-DYNA 中有著豐富的材料模型，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵字的修改，能較好地反映該工程水壓爆破時(shí)的實(shí)際情況。

2.3.1 炸藥參數(shù)及其狀態(tài)方程

炸藥采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 模型，用*INITIAL_DETONATION 定義炸藥的起爆順序及位置，通過(guò)添加*EOS_JWL 狀態(tài)方程描述炸藥爆炸時(shí)的爆轟氣體狀態(tài)，式（5）用于表征爆炸時(shí)JWL 狀態(tài)方程決定的壓力：

式中：p 為由JWL 狀態(tài)方程確定的爆轟壓力，V 為爆轟產(chǎn)物的初始相對(duì)體積比，E0為炸藥的初始比內(nèi)能，A、B、R1、R2、ω 為JWL 狀態(tài)方程相關(guān)的物理常量，本文使用的炸藥相關(guān)參數(shù)取值見(jiàn)表2。

表 2 乳化炸藥計(jì)算參數(shù)Table 2 Computational parameter of emulsion explosive

2.3.2 鋼筋混凝土本構(gòu)模型

鋼筋混凝土模型采用*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE 材料進(jìn)行數(shù)值模擬分析，該材料模型對(duì)于模擬結(jié)構(gòu)物在大應(yīng)變、高應(yīng)變率、高圍壓及高強(qiáng)度荷載作用下材料的損傷及其破壞過(guò)程具有較好的效果。在JHC 模型中需要定義的材料參數(shù)為：密度ρ 為2 650 kg/m3，彈性模量為3.15×104MPa，剪切模量為1.278×104MPa，抗壓強(qiáng)度為35 MPa，抗拉強(qiáng)度為3.6 MPa，泊松比取0.2。其他參數(shù)采用HJC 模型中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行表征，其中標(biāo)準(zhǔn)化黏結(jié)強(qiáng)度參數(shù)A 為0.79，標(biāo)準(zhǔn)化壓力硬化參數(shù)B 為1.6，應(yīng)變率系數(shù)C 為0.007，壓力硬化指數(shù)N 為0.61，標(biāo)準(zhǔn)化最大強(qiáng)度為7.0 GPa，損傷參數(shù)D1、D2分別為0.04、1.0，屈服壓力pc為0.016 5 GPa，鎖定壓力pl為0.80 GPa，壓力常數(shù)值K1、K2、K3分別為85 GPa、-171 GPa、208 GPa，斷裂前塑性應(yīng)變系數(shù)為0.01，屈服時(shí)體積應(yīng)變參數(shù)μcrush為0.001，鎖定體積應(yīng)變參數(shù)μlock為0.10。

2.3.3 水介質(zhì)模型

水采用*MAT_NULL 描述，用*EOS_GRUNEISEN 表征其狀態(tài)方程，其密度為1 000 kg/m3。

3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析

3.1 水壓爆破模擬結(jié)果分析

采用1/2 橋墩模型，炸藥在水中爆炸后，水介質(zhì)中爆炸沖擊波在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)域內(nèi)經(jīng)過(guò)傳播、干涉、反射及來(lái)回反復(fù)震蕩等過(guò)程作用于鋼筋混凝土橋墩的四壁，如圖3 所示。

圖 3 爆炸沖擊波傳播過(guò)程Fig. 3 Blasting shock wave propagation progress

3.1.1 水壓爆破中水的作用機(jī)理

水壓爆破中，水作為一種特殊的傳播介質(zhì)，在爆破過(guò)程中起到的作用主要有：

（1）能量傳遞作用。為了比較相同條件下炸藥在不同傳播介質(zhì)中能量的傳遞效率，在同一計(jì)算模型中僅將K 文件里的材料（2 號(hào)材料模型）關(guān)鍵字修改為空氣后再進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)數(shù)值模擬的對(duì)比可以得出：在水壓爆破中，水作為被爆結(jié)構(gòu)物與炸藥之間的傳播介質(zhì)，主要起著均勻傳遞爆轟波能量的作用，且由于水的弱壓縮性，水介質(zhì)本身消耗的能量較少，爆轟波能量在水里的傳播效率較高，如圖4 所示，當(dāng)炸藥周?chē)膫鞑ソ橘|(zhì)為水時(shí)，炸藥爆炸時(shí)的能量耗散較小，橋墩結(jié)構(gòu)的總體能量峰值為4.031 MJ，當(dāng)炸藥周?chē)鸀榭諝饨橘|(zhì)時(shí)，能量大部分以熱能、聲能等形式耗散，橋墩結(jié)構(gòu)的總體能量峰值為0.490 3 MJ。

圖 4 不同傳播介質(zhì)時(shí)橋墩總體能量歷時(shí)曲線Fig. 4 The total energy diachronic curve of bridge pier in water and air mediums

（2）水楔劈裂作用。當(dāng)炸藥在水介質(zhì)中爆炸時(shí)，水中炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波到達(dá)結(jié)構(gòu)物壁面時(shí)，圍繞著橋墩壁面產(chǎn)生環(huán)向裂隙及徑向裂隙，隨后水介質(zhì)及爆轟氣體快速進(jìn)入到裂隙中，進(jìn)而對(duì)裂隙作用，使其擴(kuò)展、延伸，水起到了良好的水楔作用。由于水的密度大及壓縮性差，水介質(zhì)攜帶著大量爆炸沖擊波能量作用于結(jié)構(gòu)物，水楔對(duì)微觀裂紋的劈裂作用要遠(yuǎn)大于氣楔的劈裂作用[6]。

（3）緩能作用。采用水壓爆破主要是靠水介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞，炸藥爆炸后的沖擊波及氣體產(chǎn)物在水中的傳播速度要遠(yuǎn)小于在空氣中的傳播速度，因此，爆炸沖擊波及爆轟氣體能較均勻作用于結(jié)構(gòu)物的壁面上，橋墩壁面只產(chǎn)生破裂、脫筋，而不產(chǎn)生飛石及過(guò)粉碎，水介質(zhì)的低滲流速度又阻礙了爆轟氣體的快速外泄，這不單提高了炸藥能量的利用率，還有效降低了噪聲，起到了良好的緩沖作用。

3.1.2 水壓爆破對(duì)結(jié)構(gòu)物的破碎機(jī)理

炸藥在水介質(zhì)中爆炸后，對(duì)橋墩周?chē)诿娴钠茐淖饔眯问街饕斜_擊波的作用、爆轟氣體的膨脹做功、反射拉伸波及高速水流的破壞作用。橋墩的破壞過(guò)程如圖5 所示，為方便觀察橋墩破壞過(guò)程，在selpar 中設(shè)置不顯示part 2 水介質(zhì)單元。

圖 5 橋墩破壞過(guò)程Fig. 5 Break progress of bridge pier

（1）爆炸沖擊波的作用。如圖3(a)所示，炸藥爆炸后，爆轟波傳遞到藥包表面，近水層受到爆炸荷載的沖擊，0.03 ms 時(shí)產(chǎn)生的沖擊波首先到達(dá)底板，距離藥包較近的單元受到的壓力為0.268 GPa，水中局部密度增大，水中質(zhì)點(diǎn)傳播速度約為1 900 m/s；如圖3(b)所示，0.08 ms 時(shí)沖擊波發(fā)生強(qiáng)烈的干涉現(xiàn)象，兩層不同藥包間對(duì)稱(chēng)面上的沖擊波由于干涉疊加，增大了沖擊波的峰值壓力及傳播速度，但是藥包層間部分區(qū)域由于干涉相消，沖擊波壓力及傳播速度被衰減了。約0.1 ms 時(shí)，沖擊波到達(dá)中間隔板及左右兩側(cè)板，由于傳播過(guò)程能量的耗散，沖擊波到達(dá)側(cè)板的峰值壓力約為0.026 3 GPa，如圖5(a)所示，由于入射波強(qiáng)度大于邊壁面的極限抗壓強(qiáng)度，在橋墩外層將出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，但由于時(shí)間極短，宏觀裂紋來(lái)不及擴(kuò)展，水介質(zhì)及爆轟氣體暫時(shí)不會(huì)外泄[7]。

（2）爆轟氣體的膨脹作用。隨著沖擊波的作用后，爆轟氣體作用下形成的水球迅速向外膨脹做功，首先達(dá)到底板，然后傳至中間及周?chē)鷤?cè)板，水球的快速膨脹使水介質(zhì)空化區(qū)消失，并突躍式的將能量作用于結(jié)構(gòu)物壁面，進(jìn)一步使橋墩隔板、外壁的裂紋擴(kuò)展、延伸[4]，如圖5(b)、(c)所示，爆轟氣體作用時(shí)間約為2.5 ms。

（3）反射拉伸波作用。水介質(zhì)作用于橋墩周壁后，在橋墩內(nèi)不斷產(chǎn)生脈動(dòng)現(xiàn)象，如圖3(d)、圖5(c)所示，壓縮波傳至壁面后反射成拉伸波，由于鋼筋混凝土的抗拉強(qiáng)度要遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，所以橋墩壁面宏觀裂紋開(kāi)始迅速擴(kuò)展，橋墩開(kāi)始發(fā)生較大變形及位移，進(jìn)而內(nèi)壁發(fā)生破壞，橋墩混凝土開(kāi)始開(kāi)裂并脫落；

（4）高速水流的作用。如圖5（d）所示，隨著橋墩壁面的破壞，具有較大殘壓的水流從宏觀裂紋及破壞口中高速?zèng)_出，對(duì)橋墩壁面進(jìn)一步進(jìn)行破壞。

3.2 數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比與分析

為了研究裝藥形式、偏炸距離等因素對(duì)薄壁橋墩水壓定向爆破效果的影響，對(duì)比分析了多次數(shù)值模擬的結(jié)果，如圖6 所示，圖6(a)為非對(duì)稱(chēng)裝藥條件下偏炸距離0.3 m 的爆后效果，圖6(b)為非對(duì)稱(chēng)裝藥條件下偏炸距離小于0.2 m 的爆后效果，圖6(c)為非對(duì)稱(chēng)裝藥條件下偏炸距離等于0.2 m 的爆后效果，圖6(d)為對(duì)稱(chēng)裝藥條件下偏炸距離0.2 m 的爆后效果。

圖 6 不同裝藥條件下橋墩爆破效果Fig. 6 Blasting result of bridge pier under different conditions

3.2.1 偏炸距離的影響

在水壓爆破實(shí)踐中，對(duì)于壁厚不同的結(jié)構(gòu)物，為了取得良好的爆破效果，需要偏離待拆除結(jié)構(gòu)物的中心布置炸藥。在本工程中，按照不規(guī)則斷面結(jié)構(gòu)物偏炸距離計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式（式(4)）得出的偏炸距離為0.3 m，但通過(guò)多次數(shù)值模擬的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)偏炸距離c≥0.3 m 時(shí)，橋墩外壁破碎不充分，爆破效果不佳，如圖6(a)所示；當(dāng)將偏炸距離從0.3 m 逐漸減小時(shí)，橋墩周壁及中間隔板破碎效果逐漸變好，當(dāng)偏炸距離為0.2 m 時(shí)，橋墩隔板及周壁破碎充分，爆破效果好，如圖6(c)所示；當(dāng)偏炸距離從0.2 m 逐漸變小時(shí)，橋墩中間隔板爆破效果變差，不利于橋墩定向倒塌，如圖6(b)所示。

3.2.2 藥包布置形式的影響

為對(duì)比分析藥包布置形式對(duì)橋墩定向水壓爆破效果的影響，在橋墩水壓爆破模擬中采用對(duì)稱(chēng)裝藥和非對(duì)稱(chēng)裝藥兩種計(jì)算模型，通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果可以得出，采用非對(duì)稱(chēng)裝藥能較好的實(shí)現(xiàn)橋墩爆破時(shí)能在預(yù)定位置產(chǎn)生定向切口，如圖6(c)所示，橋墩在自重應(yīng)力及沖擊波的作用下產(chǎn)生較大彎矩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)橋墩的定向爆破拆除；當(dāng)采用對(duì)稱(chēng)裝藥時(shí)，橋墩周壁及中間隔板破碎情況大體一致，不能形成定向缺口，如圖6(d)所示，這種情況下極易出現(xiàn)橋墩爆后整體下墜，塌而不倒，甚至反向倒塌，因此，采用對(duì)稱(chēng)裝藥形式不僅不能實(shí)現(xiàn)橋墩定向倒塌，還存在極大的安全隱患，故在同類(lèi)工程中不推薦采用對(duì)稱(chēng)裝藥結(jié)構(gòu)。

3.3 水壓爆破結(jié)果分析與討論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破效果及數(shù)值模擬的結(jié)果，雖然該橋梁的水壓定向爆破拆除達(dá)到了預(yù)期的效果，但為了優(yōu)化及改進(jìn)類(lèi)似工程的水壓爆破方案，橋墩的爆破參數(shù)仍值得探討、改進(jìn)：

（1）根據(jù)數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)爆破效果，采用理論公式計(jì)算得到的藥包布置的偏炸距離0.3 m 偏大，左右兩側(cè)板的沖擊破壞不明顯，左右兩側(cè)板的破碎效果不佳，因此藥包的偏炸距離應(yīng)小于0.3 m，如本工程中設(shè)置0.2 m 左右的偏炸距離，左右兩側(cè)板的破碎效果將有所改善；

（2）各藥包同時(shí)起爆，根據(jù)圖3(b)可以看出，由于同倉(cāng)兩層炸藥爆炸后的沖擊波發(fā)生強(qiáng)烈的干涉現(xiàn)象，其能量被削弱，因此對(duì)于布置分層藥包的水壓爆破工程，藥包層間合理設(shè)置延期時(shí)間可以增大炸藥能量的利用率，但層間延期時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)控制在2.5 ms 以?xún)?nèi)，否則會(huì)使得爆轟氣體及水介質(zhì)從先破壞的爆破切口中泄出，而達(dá)不到預(yù)定的爆破效果；

（3）由于采用導(dǎo)爆管雷管，其延期精度不高，進(jìn)而使得右倉(cāng)的爆破效果不佳，在以后同類(lèi)工程中可引進(jìn)數(shù)碼雷管，其延期精度可滿(mǎn)足各類(lèi)工程需求[8]，通過(guò)多次水壓爆破實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)各藥包總延期時(shí)間不大于爆轟氣體作用時(shí)間時(shí)，合理設(shè)置藥包延期時(shí)間可有效的改善爆破效果；

（4）由于橋墩結(jié)構(gòu)的缺陷及其廢舊老化等因素，橋墩內(nèi)各倉(cāng)蓄水能力嚴(yán)重不足，此次爆破過(guò)程中采用3 臺(tái)流量為20 m3/h 的水泵不停地給各水壓倉(cāng)供水，但根據(jù)后來(lái)類(lèi)似爆破工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用高強(qiáng)度聚乙烯水袋進(jìn)行灌水填裝顯得更經(jīng)濟(jì)可行。

4 結(jié) 論

以孟加拉國(guó)賈木那大橋的水壓定向拆除爆破工程為背景，采用顯示動(dòng)力學(xué)分析軟件ANSYS LS-DYNA對(duì)橋墩的水壓爆破進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了橋墩的水壓爆破破壞形式及過(guò)程，并對(duì)爆破方案進(jìn)行了討論，得出以下結(jié)論：

（1）在該薄壁橋墩水壓爆破工程中，采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出的偏炸距離0.3 m 布置藥包時(shí)，其兩側(cè)圓弧側(cè)板破碎效果不佳，通過(guò)數(shù)值模擬得出偏炸距離為0.2 m 時(shí)，橋墩周壁及中間隔板破碎效果最佳，在以后同類(lèi)工程實(shí)踐中，可采用經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)合數(shù)值模擬的結(jié)果設(shè)置藥包偏炸距離，以達(dá)到爆破效果最佳的目的；

（2）在橋墩水壓定向拆除爆破中，采用非對(duì)稱(chēng)裝藥結(jié)構(gòu)可較好的實(shí)現(xiàn)橋墩爆破時(shí)能在預(yù)定位置產(chǎn)生定向切口，橋墩在其自重應(yīng)力及沖擊波作用下，能產(chǎn)生較大的彎矩，使得橋墩實(shí)現(xiàn)定向倒塌，通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比，采用對(duì)稱(chēng)裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆破時(shí)，橋墩容易出現(xiàn)塌而不倒，造成巨大安全隱患，在同類(lèi)工程中應(yīng)避免采用對(duì)稱(chēng)裝藥結(jié)構(gòu)；

（3）采用同時(shí)起爆，藥包層間發(fā)生較為強(qiáng)烈的干涉現(xiàn)象，削弱了沖擊波能量，類(lèi)似工程可合理設(shè)置藥包層間延期時(shí)間，以減弱沖擊波的干涉相消現(xiàn)象，進(jìn)而增大炸藥能量的利用率，但層間延期時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況決定，且應(yīng)保證爆轟氣體不提前外泄，本工程中層間延期時(shí)間應(yīng)小于2.5 ms；

（4）由于導(dǎo)爆管雷管的延期誤差較大，采用普通導(dǎo)爆管雷管的精度不能達(dá)到工程需求，因此在同類(lèi)工程中可采用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破作業(yè)，以提高雷管延期精度及爆破破碎效果。