硬岩矿山巷道在机械冲击凿岩和炸药爆破的动力扰动作用下极易发生冒顶片帮和岩爆等动力灾害，研究巷道变形破坏机理的动载效应意义重大。为了弄清动力扰动下巷道围岩的力学行为，将硬岩巷道简化为岩石力学孔口问题，采用50 mm杆径的改进型霍普金森压杆实验系统对系列含孔洞板状砂岩进行了冲击加载实验，探索孔洞尺寸和形状对岩石动态力学参数、破坏模式及能量耗散特征的影响。研究结果表明：孔洞的存在对岩石的动态强度、动态弹性模量和峰值应变均具有显著的弱化作用。随着孔洞尺寸的增大，岩石动态力学特性参数显著降低；不同孔洞形状中，方形孔洞试样的动态强度和峰值应变最大，紧接着是马蹄形孔洞和圆形孔洞试样，而它们的弹性模量大小呈现相反的结论。岩石破坏形态方面，冲击作用下完整岩石和孔洞岩石分别发生劈裂拉伸破坏和拉剪破坏。另外，马蹄形孔洞试样能耗密度和分形维数同比最大，分别为1.94 J/cm³和2.11 J/cm³，表明其破坏过程最为剧烈，而圆形和方形孔洞试样的破碎块度相差不大。该研究成果科学揭示了硬岩巷道围岩破裂特征，为硬岩巷道支护设计和岩石灾变防治奠定了重要理论基础。

为了探究不同高度条形缺陷的梁构件动态裂纹扩展规律，在三点弯曲梁中设计高度分别为22 mm、28.5 mm、35 mm的条形缺陷，通过数字激光动态焦散线实验系统和落锤冲击试验系统进行研究。结果表明：不同高度条形缺陷的三点弯曲梁在落锤冲击实验中，裂纹扩展速度和应力强度因子受缺陷高度影响分两个阶段。第一阶段随着缺陷高度的增加，裂纹最大扩展速度分别为247.49 m/s、292.49 m/s与284.99 m/s，呈现先上升后趋于稳定的态势，起裂应力强度因子随着缺陷高度的增加而变大，分别为1.480 MPa/m^3/2、1.665 MPa/m^3/2、1.812 MPa/m^3/2；第二阶段随着缺陷高度的增加，裂纹起裂扩展速度逐步减小分别为634.42 m/s、524.97 m/s、377.67 m/s，K_Ⅰ型起裂应力强度因子逐步减小分别为3.281 MPa/m^3/2、3.192 MPa/m^3/2、2.876 MPa/m^3/2，K_Ⅱ型起裂应力强度因子逐步增大分别为1.254 MPa/m^3/2、1.319 MPa/m^3/2、1.398 MPa/m^3/2，K_Ⅰ-K_Ⅱ复合型应力强度因子经偏转化为K_Ⅰ型应力强度因子。研究结果可为不同形状和不同位置的缺陷构件的动态响应问题提供理论参考。

爆破作为大规模、高效益的破岩方法，在隧道工程中广泛应用，但不可避免地给邻近建构筑物和围岩带来一些不良影响，其中以爆破振动为首。电子雷管起爆延时精确、安全可靠，可以实现对爆破振动强度与频谱的主动控制，是降低爆破地震效应的有效手段。为探究电子起爆条件下雷管位置和数量对爆破振动频谱的影响，通过现场试验和数值计算相结合的方法，归纳总结了起爆点分别位于靠近装药段底部、装药段顶部、装药段中部、装药段顶部底部同时起爆、装药段均匀分布两起爆点同时起爆五种不同起爆条件的爆破振动主频特征；基于黏弹性介质爆破振动频谱表达式，从爆源叠加的角度通过分析不同工况中的爆炸荷载特征，研究了不同起爆点工况下爆破振动的频谱特性，从机理上揭示了雷管布置对爆破振动频率的影响机制与规律。结果表明：装药段均匀分布两起爆点同时起爆条件下爆破振动频率最高，中点起爆和顶部底部同时起爆次之，顶部、底部单点起爆最低。改变雷管位置或数量实质上是将整个装药段分段同时引爆，等效为多个子爆源叠加，分段越多，子爆源装药长度越短，爆轰过程缩短，炸药在孔内的能量释放率提高，爆炸荷载上升速率越快，爆破振动频率越高。随着爆心距的增大，雷管位置对爆破振动频率的影响收敛。研究结论对基于爆破振动频率控制的起爆方案优选具有指导意义，在隧道开挖等地下工程具有广泛的应用前景。

爆破振动控制是复杂城区环境地铁隧道爆破施工中的重点关注问题，而掏槽爆破往往是在隧道爆破中产生的振动强度最大。结合武汉地铁7号线北延线（前川线）爆破工程背景，综合数值模拟及现场测试验证方法，计算对比分析了单楔形掏槽、四直孔掏槽和双楔形掏槽三种掏槽方式下爆破振动强度，提出了基于爆破振动速度控制的地铁隧道掏槽爆破优化方式。研究结果表明：在单楔形掏槽、四直孔掏槽与双楔形掏槽三种掏槽爆破方式下，沿隧道开挖轴线方向，三种掏槽方式具有相似的传播规律，在0~10 m范围内，x向（水平径向）峰值振动速度随着与掌子面距离不断增加而减小，在0~-5 m范围内，x向（水平径向）峰值振动速度随着与掌子面距离不断增加而不断衰减，当地表质点与掌子面水平距离超过5 m时，x向（水平径向）峰值振动速度整体趋势表现为先上升后下降。隧道左导洞上台阶已开挖区对地表振动速度具有放大效应，即存在“空洞效应”；垂直于隧道开挖轴线方向，x向（水平径向）峰值振动速度在隧道左右两侧分布规律大致相似，且随着与原点水平绝对距离的增加而逐渐减小，隧道左导洞上台阶存在临空面，使隧道左侧x向（水平径向）峰值振动速度大于隧道右侧；由于采用延时起爆方式，双楔形掏槽x向（水平径向）峰值振动速度最小；在隧道爆破施工中，已开挖区地表振动速度是前方未开挖区的1.35~2.02倍，存在“空洞效应”；与其他两种掏槽相比，双楔形掏槽的“空洞效应”较弱。对三种掏槽方式爆破地表振动强度对比分析表明，三种掏槽方式的优劣顺序为：双楔形掏槽>单楔形掏槽>四直孔掏槽。

针对水下岩石台阶爆破过程中破碎块体复杂的受力运动及其堆积过程，采用FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算方法，在颗粒间引入平行键与Hertz-Mindlin接触模型，通过巴西劈裂实验与数值计算的结果对比，标定了平行键的参数，并建立了水下台阶爆破模型，分析了水对岩体破碎和运动的力学作用机理，研究了水下台阶块体颗粒鼓包抛掷的整个运动过程，讨论了块体速度、块体分层堆积和流场特点。结果表明：块体颗粒堆积分层与其初始速度以及位置高度有关，台阶中部块体颗粒相对位置较高，在爆炸荷载作用下水平运动距离最远，上部堵塞部分的块体颗粒受爆炸荷载作用小，其主要在重力与浮力作用下翻滚覆盖在中部块体颗粒层之上。起爆初期爆炸能量主要是破碎岩石，水体无明显流速，随着块体颗粒的鼓包抛掷运动，台阶前表面附近的流体流线速度最大，当块体颗粒开始滚动滑落时，流线则主要受到颗粒的运动形式影响。另外，FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算模型能精确模拟水下台阶爆破块体运动问题，可为水下岩体爆破工程提供新的研究手段。

裂隙岩体爆破数值模拟过程中，裂隙分布模型的真实性，是影响数值模拟结果的关键因素之一，现有节理裂隙构建方法难以实现三维分布上的复杂表征或是实现操作过于繁杂。为探索在LS-DYNA软件中构建三维分布上真实、复杂表征的节理裂隙模型简单可行的操作方法，通过MATLAB软件对爆破数值模型K文件进行解析重组，按照节理裂隙三维分布规律进行勾勒并赋予节理裂隙材料本构，构建出符合节理裂隙分布规律的节理岩体三维精细化数值模型。以某露天石灰石矿山为实例，开展节理裂隙三维分布规律统计分析并在台阶爆破数值模型中进行还原，基于裂隙岩体精细化数值模型，开展露天台阶爆破数值模拟试验和现场爆破试验对比研究。结果表明：采用解析重组方法构建的数值节理模型与实际节理裂隙的误差小于13%；节理裂隙面使岩体内的损伤分布规律发生了变化，与完整岩体相比，损伤范围增加了12.04%，粒径处于0~100 mm的占比降低了8.11%；爆破模拟得到的损伤结果与现场破碎效果接近，统计粒径在0~100 mm之间的碎块的占比，误差为4.16%。解析重组法构建三维节理裂隙，可行、操作简便，数值模拟结果接近实际。

为探索湖北省西部地区郑万高铁湖北段苏家岩隧道炭质页岩段围岩动态拉伸力学特性，从而为层状岩体地层隧道爆破破岩机理研究提供依据，采用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置，同时借助高速摄像及数字图像相关技术（DIC），开展0°、30°、45°、60°和90°共5种不同冲击角度（冲击加载方向与试样层理面夹角）下鄂西炭质页岩动态巴西劈裂试验，每个冲击角度工况采用0.1 MPa、0.2 MPa及0.3 MPa共3种冲击气压进行动态加载来达到不同冲击速率，以研究冲击角度和冲击速度对炭质页岩动态抗拉强度及动态拉伸破坏模式的影响规律。研究结果表明：不同冲击速度下，随着冲击角度增加炭质页岩动态抗拉强度整体呈现出先减小后增大的趋势，且冲击角度为30°时最小，冲击角度为90°时最大，页岩动态抗拉强度呈现出显著的各向异性特征，且随着冲击速度增加页岩动态抗拉强度各向异性程度也随之降低；随着冲击速度增加，炭质页岩动态抗拉强度均相应增大，且动态抗拉强度与冲击速度具有显著的线性关系；此外，冲击角度和冲击速度均对页岩动态拉伸破坏模式有较大的影响。

为了探明大直径中空孔直眼掏槽爆破的力学机理，采用理论分析和数值模拟方法研究了大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应。建立了空孔应力集中效应的力学模型，基于弹性力学和波动力学理论阐明了空孔应力集中效应的力学机理；开展了典型工况下大直径中空孔直眼掏槽爆破的数值模拟，并基于应力波传播、岩体损伤和岩体第一主应力峰值等结果分析了空孔的应力集中效应。研究结果表明：空孔应力集中效应主要源自孔洞应力集中效应和应力波叠加效应；大直径中空孔直眼掏槽爆破过程中，应力波在空孔壁处发生反射并与入射波产生叠加，叠加多位于空孔邻近区域以及掏槽孔间区域；岩体损伤程度较高的区域主要为掏槽孔周边、空孔周边以及相邻掏槽孔与空孔形成的三角区域，掏槽孔周边以外的损伤区域与应力波叠加区域基本对应；空孔附近存在显著的应力集中效应，且距空孔壁越近的位置应力集中效应越明显。研究成果拟为隧道工程大直径中空孔直眼掏槽爆破设计提供理论基础。

为提高隧道爆破质量，降低爆破施工过程中对围岩的扰动，有必要对原有爆破方案开展优化研究。以某在建铁路隧道平行导洞为工程背景，在总结分析原爆破方案存在超欠挖严重、作业环境差及施工进度慢等问题的基础上，结合围岩特性，通过采用经验公式对炸药单耗、炮孔数量以及各炮孔参数等进行理论计算，确定出更为合理的爆破参数；将原爆破方案中大直径中空孔的数量由8个改为2个，并调整掏槽孔的布置形式，使得掏槽孔爆后为后续炮孔提供更好的自由面，提高爆破效率；同时装药结构的孔口部位使用水袋堵塞，降低了爆后隧道内粉尘和有害气体的浓度，综合以上三方面提出了合理可行的优化爆破方案并进行现场应用。结果表明：采用优化后的爆破方案，可将平均线性超挖量由原来的0.2~0.4 m降低到0.15 m之内，掌子面与底面平整光滑，围岩的超欠挖现象得到了有效控制。同时每循环较原方案可减少炮孔数量37个与炸药使用量49.2 kg，节省施工作业时间1.1 h以及成本约0.08万元，具有较为显著的技术效果和经济价值，从而也验证了优化后爆破方案的可行性。

针对青岛地铁13号线嘉陵江路站~香江路站区间隧道面临的邻近既有建筑物施工难题，提出了一种新的邻近建筑物的机械开挖联合爆破施工方案，方案中使用台阶法进行开挖，上台阶处于软弱地层，使用机械法进行掘进，下台阶处于坚硬地层，使用钻爆法进行掘进。应用FLAC^3D数值计算软件并使用基于爆破等效荷载的方法，对机械开挖联合爆破施工方案和传统全断面爆破方案所导致的邻近建筑物振速进行对比分析。结果表明：机械开挖联合爆破方案下，各个监测点的振速峰值较全断面爆破均有显著减小，最大降幅为61.1%，在工程允许的范围内，论证了新方案的合理性。通过建筑物沉降、围岩塑性区、建筑物振速等指标对机械开挖联合爆破方案的开挖进尺和装药量等施工参数进行了比选，最终确定上台阶机械开挖进尺为0.5 m。并对优化后的参数施工效果进行了监测评价，使用机械开挖联合爆破施工方案顺利地解决了工程中遇到的难题，并将预计工期缩短3个月，说明了提出的爆破施工方案及参数的合理性，以及计算结果的有效性。

目前隧道施工普遍应用矿山法，爆破振动对隧道内围岩、支护结构的影响及其灾害控制一直是热点问题。为研究爆破振动在隧道内部的传播规律，以某软弱围岩隧道为工程背景，分别对错距三台阶齐爆和分爆的振动信号进行现场监测。采用萨道夫斯基公式非线性回归、Fourier变换方法对测试数据进行分析和研究。结果表明：对于隧道同一断面，拱顶具有振动速度大、振动主频高、衰减速度慢的特点；三台阶间采用100 ms延时爆破时，可以实现爆破能量在时空分布上的离散，振动叠加效应明显减弱。设计单孔爆破试验，掏槽区域中间设置试验孔，试验孔与整个爆破网络的延期设置为100 ms获取单孔振动波形，基于线性叠加原理，计算不同延期时间下掏槽爆破合成振动波形来优选微差延期时间。结果表明：孔间延期时间在4~7 ms时，掏槽爆破引起的峰值振速急剧下降，干扰降振的效果明显，延时超过7 ms后，峰值振速无显著差异；掏槽孔延期时间取7 ms时减振效果最佳，将最佳延期时间应用于现场爆破，取得了良好的降振效果。

为确保大断面立井马头门施工质量，并降低爆破对立井马头门产生的损伤与破坏，提出了一种立井大断面马头门掘进的超前致裂分区爆破技术。根据某地下矿山立井马头门设计断面及工程地质条件，将-199.5 m、-258.2 m等马头门掘进断面划分为上分层、中分层、下分层等，施工顺序为：上分层→中分层→下分层。首先沿各分层开挖轮廓线施工超前致裂孔，其孔深为马头门掘进深度，超前致裂孔采用间隔装药，并先于主爆区起爆，实现孔间相互贯通。其次，沿各立井马头门开挖轮廓线形成“减震沟”，降低爆破地震波的传播。马头门各施工区域设置逐孔微差起爆，间隔时间为5~20 ms，实现分段爆破振动的干扰、抵消，降低爆破对大断面马头门的影响。各马头门开挖轮廓线半壁孔率达95%以上，既能满足大断面马头门破碎岩体掘进中对控制顶板成型质量的要求，又降低了支护、喷浆等成本支出，实现错峰降振。大断面马头门掘进的超前致裂分区爆破技术可为类似立井马头门施工作业提供一定指导建议。

在巷道施工过程中，周边爆破是非常重要的环节，使用聚能管爆破来提升周边爆破的效果是一种常见的方式。但是聚能管爆破的诸多参数设置不合理，仍然会使得周边爆破的定向破坏效果不明显，轮廓线受破坏较大，炮孔留存度低和超欠挖的现象。为了进一步提高爆破损伤的方向性，改善爆破质量，需要对聚能爆破的参数进行优化，达到更好的施工效果。使用ANSYS/LSDYNA进行数值模拟实验，从炸药-聚能管耦合性与不同的应力波相遇位置这两个方面进行研究，寻找相对应的合理爆破参数。对数值模拟结果进行分析，当炸药与聚能管之间的不耦合系数为1.12时可以在保护围岩岩体与定向破坏之间取得平衡。改变相邻两组炸药的起爆位置，使得同一水平面上的爆炸引力波相遇位置偏移至两炮孔之间3/4的位置时，轮廓线的完整程度得到了较大程度的提高。通过这一系列结果可以得出在聚能管与药卷之间采用不耦合结构，根据聚能管大小采用合适的药卷，并通过改变炸药的起爆位置使得炮孔之间的应力波相遇的位置发生改变，可以较大幅度地降低对留存岩体的损害。对这两个研究较少的参数进行优化，从更广的角度对爆破效果进行提高，使隧道巷道工程获得更好的轮廓线效果与炮孔完整度，降低超欠挖。

为解决某矿山矿体回采时爆破振动过大影响地表村庄建（构）筑物安全的问题，通过结合现场实际情况与经验公式计算，选取8、10、12、14和18 ms的孔间微差时间和100 ms的排间微差时间作为在该矿Ⅲ矿体63113矿房试验的爆破参数，根据村庄多为1~2层砖混结构建筑计算得到其自振频率7.63~13.23 Hz。现场采集爆破振动数据并利用Matlab对测得的爆破振动信号做HHT变换并从时域、频域和能量的角度分析信号的特点。使用具有高度自适应性的EMD分解将原始振动信号分解为IMF分量，再对IMF分量做10层db8小波变换并总结level 9的频带7.8~15.7 Hz具有的能量在总能量中的占比规律，对用IMF分量重构后的信号做Hilbert变换得到三维希尔伯特谱及边际谱。通过对爆破振动信号做EMD分解和小波变换研究得出，12 ms的微差时间设计在3号测点的三向能量占比分别减小了14.07%、24.89%和6.26%，试验表明通过改进孔间微差时间可以改善低频能量在总能量中占比较多的问题，能有效避免共振效应。对比不同孔间微差时间的Hilbert边际谱和三维希尔伯特谱从频域和能量角度分析得出，孔间微差时间为12 ms的爆破的主振频率和最大瞬时能量出现在起爆后200 ms，集中在大于建筑固有自振频带的30~40 Hz间，对建（构）筑物产生的影响最小。试验通过HHT频谱分析为选择合理的逐孔微差起爆时间提供了有效的判断依据，为更多类似的研究提供了思路与方向。

针对某矿山爆破粉矿率偏高的问题，采用传统连续装药爆破方法易在孔壁粉碎圈附近产生粉矿，造成矿石级配不达标和资源的永久浪费。因此为改善爆破后矿石级配并提高骨料成品率，借鉴中部空气间隔装药爆破技术，依据现场工况参数，分别在0 m、1 m、1.2 m、1.5 m中部空气间隔装药条件开展爆破试验研究。首先采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行数值模拟试验，建立了采用HJC本构关系的石灰岩模型，模拟该矿实际地质条件。随后获取不同间隔距离条件下岩体损伤分布特点，初步获取相对较优的空气间隔装药长度。由于ANSYS/LS-DYNA并未将爆生气体的作用考虑在内，因此为了得到更准确的实验结论，同时考虑到不宜使爆破大块率过度增加，结合项目实际情况，选用1.2 m、1.5 m中部空气间隔装药长度进行现场爆破试验，对比不同爆破试验条件下的岩块级配。试验结果表明，采用中部空气间隔装药的措施降低爆破粉矿率是有效的。采用空气间隔长度为1.5 m时，可以降低不均匀系数Cu与爆破粉矿率。技改前平均粉矿率约为15.94%，技改后4.75 mm以下的粉矿率可降低至9.37%左右，使得爆堆级配达到良好水平。

钢筋混凝土短梁是建构筑物的关键承力构件，为研究其在冲击荷载作用下的动力响应及破坏机制，结合应变式传感器、高速摄影、数字图像技术（DIC）等测量手段，开展了不同冲击体质量、冲击速度和冲击能量下的落锤冲击试验。结果表明：（1）冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁破坏形式表现为拱形震坍裂缝和整体弯曲变形，与浅梁破坏形式有明显差异；（2）钢筋混凝土短梁跨中轴向应变由拉应变转为压应变，随着冲击能量增加（18 061 J≤E≤49 831 J），跨中轴向峰值拉应变、残余压应变均先增大后减小，钢筋混凝土短梁依次处于弹塑性挠曲变形、冲剪破坏模式阶段；（3）冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁的裂缝萌生和扩展过程并不是单向的，裂缝多次多向扩展形成裂缝带，进而形成塑性铰，导致短梁整体破坏；（4）梁体变形程度主要取决于冲击速度而非冲击能量，具体表现相同冲击能量（30 000 J）下，随着冲击速度增加（5.53 m/s≤v≤7.13 m/s），梁体跨中峰值挠度和残余挠度相应增大（26.81 mm≤w_p≤29.85 mm；17.12 mm≤w_r≤21.66 mm）。研究成果可为钢筋混凝土短梁的抗冲击性能设计、拆除爆破工程设计提供试验依据和机制认识。

爆破拆除典型钢筋混凝土烟囱过程中，切口角度的合理选择是爆破拆除成功的重要因素。为确定切口角度的选取范围，根据余留截面的受力和破坏特征，采取隔离法，建立应力求解和应力及弯矩条件的理论模型：推导出余留截面上任意角度位置的应力求解公式，并定义了一个修订系数k来表达非切口截面上部的筒体，对余留截面不同角度位置产生的压应力影响效果的差异；建立筒体倾倒的应力及弯矩条件，结合应力求解公式与倾倒条件得出切口角度的选取范围。结合实际工程案例进行分析，研究结果表明：随着切口角度的增大，最大拉应力、最大压应力以及切口上部筒体产生的弯矩均呈现增大的趋势，而余留截面的抵抗力矩则呈现减小的趋势；最大拉应力达到材料强度极限时可得到切口角度的选取上限，两种弯矩相等时即可确定切口角度的选取下限；切口角度的改变对应力变化的影响要大于切口高度。工程案例中实际切口高度选择为4.5 m的条件下，依据所建立的理论模型得到切口角度的选取范围为[198°，237.6°]，而实际切口角度为216°，处于理论选取范围之内，进一步验证了理论模型的可靠性，以期待更广泛地应用并指导工程实践。

为了深入研究水下钻孔爆破荷载作用下的水击波传播特性，以桂林市第二水源工程-引水工程项目为背景，采用动力分析软件COMSOL多物理场耦合模拟方法，建立水下钻孔爆破数值分析瞬态求解模型，研究爆炸荷载作用下的水击波等值面、水击波峰值应力及振动速度传播规律，并结合现场监测结果进行评价。研究表明：水下钻孔爆破荷载作用产生的水击波实质是以爆破点为中心向四周传播，水击波等值面随时间推移由规则圆球形向非规则椭球形演化；水击波在水中传播过程中快速衰减，随水介质速度阈值增加，水击波作用区域影响范围较小；水击波应力传播在爆破分段延时情况下的不同位置具有叠加效应，存在多个峰值，随爆心距的增加呈指数衰减规律，当爆心距越小，水击波峰值应力下降速度越明显；水击波振动速度随爆心距的增加呈指数衰减，当爆心距从28 m增加到108 m，水击波峰值振动速度衰减率达到96.3%，对构筑物影响甚小，同时水击波达到峰值速度出现的时间随爆心距的增加逐渐增大，表现出同步性。研究成果对理解水下钻孔爆破振动响应以及为类似工程经验积累及其爆破安全预防提供指导。

为了探究不同尺寸结构与气泡的相互作用机理，开展了2.5 g TNT在边长为20 cm、40 cm和70 cm固支方板底部15 cm处起爆的水下爆炸实验，通过观察实验高速录像以及传感器测得的压力数据结果得到：板的尺寸过小时，气泡在膨胀过程中会与空气接触，使得气泡脉动过程终止。为进一步探究爆炸气泡与目标尺寸的匹配关系，采用Abaqus软件中的CEL算法，固支方板以拉格朗日网格建立，其余部分以欧拉网格建立，对近场水下爆炸气泡的动力学行为以及压力数据进行数值模拟，通过将仿真结果与实验拍摄到的气泡现象与测得的压力时程曲线做对比验证了仿真方法的可行性。以爆炸深度除以最大气泡半径为比深度，以板的边长除以最大气泡半径为边长，接着开展了板边长为0.455到3.182倍最大理论气泡半径、爆距为0.455到1.136倍最大理论气泡半径的系列仿真。仿真结果表明：随着板尺寸的减小，气泡越容易提前溃散；以无量纲板尺寸和无量纲爆深为变量给出能否形成一个完成气泡脉动的分界函数；爆距与板尺寸距离分界线越近，气泡脉动结束时间越早。

在航道疏浚工程中对高于设计水底标高的水下礁石，多采用水下钻爆清礁工艺。而水下岩层通过钻爆清挖后仍有部分岩石未能完全清除并残留不规则，不稳定的水下浅点。实际施工中经常采用乳化炸药水下钻孔爆破或裸露爆破法清除这类孤石，裸爆相对于钻孔爆破，炸药与岩面的接触面小，炸药使用量大，会出现能量利用率低、炸药单耗高、噪音和水击波大，影响生态环境等问题。为了分析浅点爆破影响因素，进行现场监测研究，对比水下薄层岩石裸露爆破法和钻孔爆破法，在相同作用效果下，CO₂裸爆、钻孔CO₂气爆和钻孔乳化炸药爆破水击波和地震波数据。以防城港18#~22#泊位码头基槽、停泊地开挖、炸礁及清礁工程为例，根据岩层性质、岩层形态、被炸岩石顶部的水深和浅点厚度等制定药包排列和用药量方案。通过对比分析得出相同气瓶条件，CO₂裸爆水击波超压值是钻孔CO₂气爆的1.87~41.9倍。应用水下钻孔乳化炸药爆破是CO₂气爆水击波的7.9~18.7倍，产生的振动数值是后者的3~10倍。本文以解决实际工程问题为基本出发点，在研究水下爆破水击波传播规律的基础上，综合分析水中冲击波有害效应影响规律。

为了解决现有金属复合板爆炸焊接技术中存在装药结构能量利用率低、环境危害大、安全隐患突出等现实问题，对爆炸焊接装药结构进行了研究，设计出一种简式密封装药工艺，即一种节能型爆炸焊接复合板生产方法：在普通型铺设炸药之上，放置厚度2 mm左右的隔离板，隔离板之上铺设高度为10~12 mm的金刚砂。为了验证节能型爆炸焊接与普通型爆炸焊接金属复合板的力学性能差异，分别采用普通型爆炸焊接工艺和节能型爆炸焊接工艺进行了试验研究。采用节能型爆炸焊接技术生产的金属复合板，经无损检测、力学性能试验表明，其结合强度、复合率、机械性能等指标均达到或超过了国家标准GB/T 8165、行业标准NB/T 47002的技术要求。并且相比较于普通型爆炸焊接工艺，仅仅采用炸药表面覆盖物的方法，就可实现节能1/3的目的，在炸药使用量减少30%的情况下，依然得到了高于国家及行业标准规定的性能指标。实验结果表明：采用节能型爆炸焊接工艺与普通型爆炸焊接工艺生产的复合板，力学性能几乎相同，都能满足大型化工装备制造领域的需求。因此，采用节能型爆炸焊接复合板生产工艺，实现了简洁高效、安全可靠，节能降耗之目的。

受隧道爆破复杂环境和仪器电磁干扰等因素的影响，实测爆破振动信号多含有高频噪声，通过直接分析原始信号不能有效分析爆破振动规律。为获得真实的爆破振动特征，采用基于最优变分模态分解（OVMD）和多尺度排列熵（MPE）相结合的信号光滑降噪模型，通过仿真叠加信号和工程实测信号进行检验。首先将信号进行OVMD分解得到带限固有模态函数（BIMF），然后将大于MPE设定阈值的高频BIMF作为噪声剔除，最后重构剩余BIMF分量，得到降噪信号。结果表明：OVMD-MPE模型能精确识别信号的频率信息，前两阶分量能有效反映叠加信号的有效成分，适用高精度数据序列分析，提取数据序列特征；相较EEMD-MPE和CEEMDAN-MPE模型，OVMD-MPE模型具备更优降噪性能，降噪误差比、均根方误差和光滑度分别提升22.05%、48%和33.34%，去噪后曲线更贴近原始信号，更适用不同震源距离的爆破信号分析；双子山隧道右线施工时产生的爆破扰动集中于200 Hz以下的中低频段，双子山隧道衬砌结构的固有频率与爆破信号频率相仿，需采取减震措施确保隧道工程的施工安全。

为提高松动爆破振动信号分析精度，在局部均值分解（LMD）的基础上，建立一种基于局部均值分解（LMD）-多尺度模糊熵（MFE）-奇异值滤波（SVD）的混合去噪方法。使用LMD方法对松动爆破振动信号进行分解，获得一系列乘积分量（PF）；通过计算MFE和相关系数，对爆破振动信号进行初步降噪；针对主要PF分量的残留噪声，使用SVD滤波进行降噪处理，提取真实信号成分。通过上述处理，最终实现松动爆破信号降噪。结果表明：提出的LMD-MFE-SVD降噪方法具有可行性和应用价值，能够对含噪的PF分量进行有效处理；对于含多信号成分、多噪声的仿真信号，LMD类算法相较EMD类改进算法降噪效率更高，信噪比（SNR）、均根方误差（RMSE）和失真百分比（PRD）指标表现显著提升，而相较LMD算法，提出的LMD-MFE-SVD算法降噪效率进一步提高，依次提升11.73%、22.07%和9.25%，降噪效率显著；根据实测松动爆破振动信号去噪后的波形和频谱对比，提出的LMD-MFE-SVD降噪后的信号波形更为集中，能保留多数信号信息，信号频谱图更为清晰，有效显示信号频率波峰，更利于松动爆破振动信号的特征分析。

针对希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform，HHT）处理混有噪声的爆破地震波信号时，会出现时频分析失真的现象，对影响HHT时频分析精度的因素进行逐一改进，得到改进后的算法来提高含噪爆破地震波信号时频分析精度。首先对经验模态分解（Ensemble Empirical Mode，EMD）进行改进得到自适应补充集合经验模态分解（Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise，CEEMDAN）抑制低频趋势项，同时添加多尺度排列熵（Multiscale Permutation Entropy，MPE）代码控制高频噪声，最后对CEEMDAN·MPE得到的IMF进行归一化Hilbert变换（Normalized Hilbert Transform，NHT），通过上述三步即可改善传统HHT含噪爆破地震波信号时频分析精度不足的问题。为验证CEEMDAN·MPE-NHT算法时频分析的准确性，进行HHT和CEEMDAN·MPE-NHT算法的含噪仿真信号时频分析对比研究，并将CEEMDAN·MPE-NHT算法用于水下钻孔爆破地震波信号时频分析中。研究结果表明：CEEMDAN·MPE分解得到的IMF经NHT处理得到的时频谱在时域和频域上均具有较高的分辨率，得到的时频分析参数精度相比HHT有了很大的提升，可实现更准确提取含噪爆破地震波信号时频特征参数，对爆破地震波危害效应识别，制定科学的爆破地震波危害效应控制措施具有重要的现实意义。

露天矿山在爆破过程中势必会给边坡稳定性造成影响，特别是边坡处于岩溶发育区时更容易造成边坡失稳，为了研究在爆破作用下岩溶对边坡稳定性的影响，本文依托塘垭石灰岩矿山边坡工程，以该矿山+1014 m平台出露岩溶为研究对象，利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件进行数值模拟，考虑爆破振动效应影响，得到了围岩的应力分布，重点对比分析了有无溶洞条件下，爆破对边坡应力、爆破振速、边坡岩体损伤以及边坡有效应力产生影响的差异。研究结果表明：在台阶爆破时，由于溶洞的存在，使得台阶出现受力改变，出现多次应力集中现象，但台阶受力产生的应力值仅有7.6 MPa，仍无法达到破坏岩体的程度；不同空间位置的监测点，由于溶洞的存在，振动速度的差值变大，且垂直方向比水平方向的振动速度变化更大，尤其是空间位置靠近边坡坡面的监测点，对这种情况的反应更加明显，边坡坡面的监测点振动速度差值最大约1 cm/s，未超过安全允许振速；在爆破次数不断增加的过程中，岩体内部的损伤也在逐步加剧，且损伤在有溶洞的影响下更为明显，岩溶区半径越大，爆破次数越多，损伤就更为严重；对比前期开展的岩石单轴抗压强度实验得知，尽管溶洞的存在会造成应力值的改变和应力集中现象，但产生的有效应力峰值总体均远低于岩体的单轴抗压强度。针对爆破过程对边坡稳定性造成的影响，提出岩溶区边坡的支护处理措施，可为类似边坡爆破工程提供参考。

探究装药形状对地下结构动力响应的影响，运用动力有限元分析程序，建立空气、土体、钢筋混凝土管廊和炸药的模型，利用流固耦合算法，对地下管廊在土中爆炸荷载作用下的响应进行研究。试验中常将TNT堆叠为方形集团装药对地下结构进行爆轰，而在实际情况，精确制导炸弹为柱状。比较柱状装药和集团装药在相同当量以及同一起爆位置爆炸时的响应，当比例距离小于0.5 m/kg^1/3时，柱状装药在相同比例距离的轴向超压大于径向超压，前者峰值约为后者峰值的1.12~4.79倍，在比例距离小于0.4 m/kg^1/3时，柱状装药径向超压大于同比例距离集团装药的轴向超压，爆炸冲击波沿装药轴向传播速度大于径向传播；两种装药顶爆作用下，主要是结构顶部竖向响应的区别，柱状装药对结构顶板的竖向扰动持续时间更长，顶板竖向加速度峰值在大舱顶板部位高出15.6%，小舱顶板部位高出12.2%，对于侧墙部位的加速度和位移影响并不是很大。表明装药形状对于结构动力响应有一定的影响，研究结果对防护工程结构以及内部附属设施设计提供参考。

为了探索车载危爆品发生爆炸造成桥梁损伤的破坏形态及桥面上爆炸荷载压力场的分布规律，采用AUTODYN软件建立了精细化数值模型，分析不同形状尺寸车厢钢板及多种爆炸工况下桥面荷载压力场的区域分布特征，给出了钢板发挥阻挡冲击波作用的临界尺寸。针对开展桥梁爆炸实验存在风险高、耗资大的难题，参考一座实桥遭遇危爆品爆炸事故后的详细检测报告，反演其爆炸损毁过程。基于最小二乘法对大量数值算例结果进行多项式曲线拟合，对传统的自由空气域爆炸冲击波压力计算公式进行了修正，提出了考虑车厢钢板阻挡的车载物爆炸作用下桥面超压峰值预测公式。经此公式计算得出的荷载压力分区与实桥检测报告中桥面破坏区域的对应吻合情况良好。研究成果可为桥梁结构的防爆抗爆设计提供参考。

利用自主设计和搭建的1 m³矩形泄爆系统，开展了顶部点火条件下7%~13%浓度范围的甲烷-空气预混气体泄爆实验，研究甲烷浓度对泄爆过程中火焰演化和内部超压特性的影响规律，并结合压力时程曲线和火焰演化图像等进行机制分析，研究结果表明：浓度对甲烷-空气预混气体的泄爆特性有显著影响，在特定甲烷浓度下，容器内部超压出现双峰现象，在各浓度下均出现压力峰值P₁，而压力峰值P₂仅在浓度为9%出现。各浓度均出现的第一压力峰值P₁随着浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，而该峰值出现时间的变化趋势却与之相反，两者均在甲烷浓度10%下取得极值。这一现象主要由初始火焰传播、外部爆炸、亥姆霍兹振荡和泰勒不稳定性等因素综合影响形成。仅在甲烷浓度9%出现由火焰与声波耦合作用诱发产生的声学峰值P₂，该峰值远大于压力峰值P₁；其主要由火焰和声压的相互促进与扰动触发热声耦合作用影响形成。火焰向下传播速度随浓度呈先增加后减小的趋势，在甲烷浓度10%时达到最大值，且稍富燃状态下燃烧速度总体较快。

为研究爆炸冲击波作用下扫雷防护装具对胸腹部的防护性能，探索高效试验方法及测试手段，健全单兵防护装备试验研究指标体系，提升单兵防护装备整体性能。以两套扫雷防护装具为试验研究对象，在不同密封处理条件下基于Hybird Ⅲ假人模型模拟设计了扫雷排爆作业手在典型跪姿作业姿态下的实爆试验。爆炸冲击波通过50 g TNT药柱爆炸产生，在假人模型胸腹部处安装两个壁面超压传感器对4次实爆试验产生的冲击波超压进行实测，并以爆源为基准在相对同一距离设置了自由场压力传感器用于测试数据对比。利用假人数据采集系统获取了冲击波侵彻扫雷防护装具经衰减后，超压作用到胸腹部的全过程数据。通过数据处理得到了胸腹部遭受爆炸冲击时的压力-时间曲线，并对超压峰值衰减率进行了对比分析。试验结果初步验证了接缝处密封性能越好，防护性能越高，从而表明高密封性能的防护装具对爆炸冲击波的绕射有一定的阻碍衰减效果，可一定程度降低叠加超压对胸腹部造成的损伤。本文试验设计与数据分析可用于后续装备性能改进和试验方法研究。