为获取某露天矿山最优起爆延时时间，提高爆破效率，结合ANSYS/LS-DYNA软件建立了三维台阶爆破模型，布置前排炮孔2个、后排炮孔1个，三角形布孔，起爆方式采用反向起爆，在布孔区设置5个应力监测点。对排间延时42 ms及孔间延时11、13、15、17、19、21、23 ms的不同延时时间下岩石破碎效果进行模拟试验，并监测其有效应力。为便于细致观察爆炸应力波在岩石中传播规律，另做前排两炮孔延时起爆剖面模型。结果显示：当排间延时42 ms，孔间延时17 ms时，各监测点的平均最大有效应力达到峰值，整体岩石破碎更为有利。延时爆破优势在于后爆炮孔可以在先爆炮孔基础上进一步对岩石产生破坏作用，前排炮孔先期起爆作用使得后排炮孔成为临新自由面的前排炮孔。经现场试验论证，利用块度识别软件split-desktop分析爆堆照片中岩石块度分布，得出在排间延时42 ms及孔间延时17 ms条件下，岩石块度尺寸在20 cm以下占比77.24%，在50 cm以上占比极少，为0.31%，整体破碎效果较好，能够满足矿山生产运营需求，为露天矿山开采提供一定数据支撑。

为了分析爆破荷载作用下超深竖井围岩损伤演化规律，基于三山岛金矿西岭副井爆破施工实践，采用数值模拟的方法，基于ANSYS/LS-DYNA重启动技术，根据爆破设计方案，利用等效爆炸荷载方法，分别对四种地应力（15 MPa、30 MPa、45 MPa和60 MPa）和四种侧压系数（1.0、1.25、1.5和2.0）条件下超深竖井爆破掘进围岩损伤进行数值计算；分析竖井围岩损伤效应，研究地应力与侧压系数对竖井围岩损伤范围的影响。数值计算结果表明：随着地应力的增大，损伤区域受到明显抑制作用，地应力从15 MPa增加到60 MPa，损伤区域的半径从5.75 m减小到3.4 m；随着侧压系数的增大，爆破损伤区域体现出各向异性，损伤区域向较大地应力方向集中。研究成果为控制竖井围岩爆破损伤提供理论基础。

硬质岩隧洞的轮廓成型效果对提高围岩稳定性和降低支护成本具有重要意义。以优化隧洞轮廓孔单孔装药量和装药结构为目标，首先，理论分析了隧洞爆破中轮廓孔装药参数的取值范围；其次，分别以1200 g、900 g、750 g、600 g的单孔装药量进行了硬质岩隧洞爆破试验，并借助激光扫描仪对隧洞轮廓成型效果进行了扫描分析；最后，利用断裂力学模型分析了不同单孔装药量的隧洞轮廓成型效果。结果表明：当硬质岩隧洞的轮廓孔装药参数在合理范围内时，单孔装药量越小，爆破产生的孔间裂缝数量越少，岩体损伤范围也越小；当装药量由1200 g降低至600 g时，隧洞轮廓超挖体积由6.53 m³降低至2.02 m³，但由孔位误差导致的轮廓欠挖体积由0.15 m³增大0.26 m³；断裂力学模型在硬质岩隧洞轮廓爆破的模拟中优于损伤模型，模型计算得隧洞轮廓上的半孔数与观察值吻合较好。研究成果可为类似硬质岩隧洞爆破开挖中轮廓成型效果优化提供技术与方法借鉴。

针对复杂岩性隧道传统爆破开挖效果差的问题，基于传统光面爆破与预裂爆破的研究，在隧道周边局部存在软弱围岩情况下，将软弱围岩区周边孔的爆破提前至掏槽孔爆破之后进行，提出一种超前切割控制爆破方法。建立了准三维模型，使用流固耦合（ALE）算法和ANSYS/Ls-dyna有限元分析软件，对超前切割爆破方法与传统预裂、光面爆破方法进行了数值模拟对比研究，结果表明：相较于光面爆破与预裂爆破，对超前切割爆破在隧道轮廓周边损伤深度分别降低了6.85%与10.08%。结合仿真结果设计了现场爆破试验方案，并开展了光面爆破及超前切割爆破方法的现场对比试验，爆破结果表明：采用超前切割的爆破方法后，隧道的轮廓面成型效果好且软弱围岩区无掉块、坍塌情况，同时超欠挖得到有效控制。对爆破后的断面进行三维断面扫描数据及统计结果表明：相较于效果较好的光面爆破，超前切割爆破的最大超挖降低了35.98%、平均超挖降低了25.60%，混凝土消耗数量降低了26.3%，其平整度标准差提高了24.29%。该方法经过现场实践验证，在降低超挖的同时还可以减弱复杂岩性区内的爆破损伤，提升隧道保留围岩平整度。

中等断面隧道受施工范围限制易导致爆破难度大，循环进尺短，超欠挖问题严重，长进尺开挖和超欠挖控制是降本增效的有效途径。基于某中等断面隧道工程设计了长进尺直孔掏槽爆破方案，进行了40个循环的爆破开挖现场试验，结果表明：（1）按照爆破手册设计中等断面隧道开挖爆破参数，往往大块率高，掌子面不平整，适当增加直孔掏槽孔单孔装药量（现场试验掏槽药量占比由12.8%增至18.1%），可获得较好的爆破效果；（2）在初步设计参数基础上调整了中等断面隧道周边孔单孔装药量，线装药密度最终确定为0.27 kg/m，轮廓成形效果好，半孔率达90%以上，现场40个爆破循环超挖平均值为18.6 cm，分析可知超挖量主要由轮廓线处留置错台造成，在超挖控制方面，除了周边孔参数的合理设计外，应在钻孔施工过程中尽可能减小错台宽度，从而降低超挖；（3）直孔掏槽方案能很好地匹配凿岩台车钻孔施工，实现机械化长进尺爆破开挖，但超欠挖精细控制和爆破施工成本控制是重难点问题，需从钻孔人员操作技术和现场施工管理模式方面进行优化提升。研究成果可为中等断面隧道机械化钻爆施工、长进尺爆破开挖与超欠挖精细控制设计和施工提供参考依据。

为探究钢纤维含量对混凝土动态压缩和拉伸力学特性的影响机制，采用霍普金森压杆（SHPB）装置开展了不同冲击气压、不同钢纤维体积含量（0% C50素混凝土、2%、3%和4%）的混凝土试样动态压缩和动态巴西劈裂试验，并结合高速摄影揭示了试样裂纹的动态演化过程。试验结果表明：在同一冲击气压下，钢纤维混凝土试样的动态压缩强度和动态劈裂拉伸强度与钢纤维含量呈正相关，其吸能程度和破碎程度也呈正相关。钢纤维可有效抑制混凝土的破碎，阻碍钢纤维混凝土试样对冲击能量的吸收与耗散。其中，钢纤维混凝土试样吸能率的上限区间为30%~36%。钢纤维对混凝土的动态劈裂拉伸强度的提升显著高于其对动态抗压强度的提升，且对于较高混凝土强度、甚至有抗爆需求的钢纤维混凝土，结合试验数据、工程经济成本、技术可控性等方面考虑，2%~3%钢纤维含量可作为混凝土增韧的合理区间。钢纤维对混凝土试样动态劈裂和压缩破坏的作用机理不同，动态劈裂过程中，钢纤维可显著阻碍和约束混凝土裂缝的动态扩展；而动态压缩过程中，钢纤维和混凝土之间因发生剥离而导致增韧作用失效。

引松供水是解决吉林省中部地区城市供水问题的大型调水工程，取水口的岩塞爆破是项目的重点控制性工程。该岩塞为喇叭口形状，顶宽28.4 m，底宽7.0 m，塞体厚15.76 m。施工地处低温地带，气温在-10~-15℃左右，正直冰冻期，冰盖厚约0.5 m。在低温冰冻的环境下实施岩塞爆破作业，可参考的工程案例较少。针对所面临的技术难点，分别进行了1∶1岩塞爆破试验和爆器材低温试验。1∶1岩塞爆破试验与原位岩塞爆破方案基本一致，爆后经检查，进水口形状、尺寸与设计基本符合，达到了预期目标，实际验证了设计中的掏槽孔等相关炮孔布置、装药结构、炸药使用量和起爆网路的可行性。爆破器材低温试验解决了低温冰冻环境下普通乳化炸药的水相氧化剂析晶与敏化气泡丧失后拒爆的问题，检验了采用了物理方式的固体颗粒进行敏化高抗水乳化炸药的可靠性，试验实测值达到了技术要求。高精度数码电子雷管的通讯、授时、组网全部正常。高能导爆索因采取设置端头帽和环氧树脂等防护措施，爆轰感度没有明显变化。通过正常装药的爆破孔爆破对比，经过低温试验的爆破器材较好地满足设计要求。根据两次试验结果，对爆破方案进行了优化。在实际作业过程中遇到炮孔内壁出现凸起冰凌，药柱无法装入等问题都得到很好的解决。起爆网路采用的是将沿衬砌连接段环绕一周的三条主线分为不同颜色，电子雷管按分组接在对应颜色的主线上。环形的爆破主线的能有效避免低温渗漏水导致连接件内防水失效，也为后续拆除钻孔、装药作业平台提供便利。通过在岩塞上部冰层开凿泄压孔进行爆破破冰，及时泄放压力。爆后断面与设计相差很小，洞口外侧未发现垮塌，关键部位爆破振动监测点峰值均有效控制在安全允许范围内，达到了预期的一次爆通成型、控制爆破振动和环境保护的效果，证明该岩塞爆破良好。本次爆破成功表明在低温冰冻的气候环境下实施精准的岩塞爆破是可行，可为类似环境下的岩塞爆破施工提供相关数据参考。

水利工程爆破施工具有周期长、规模大的特点，传统爆破设计与施工管控方式难以满足当前水利工程的建设和发展要求，研究建立平台化、网络化、智能化的爆破设计与管控系统具有重大的工程意义。基于BIM、WebGIS和已开发的爆破设计软件，利用Angular框架和SpringBoot框架，采用前、后端分离式方法开发了智能爆破设计与管控系统，系统由智能爆破设计模块、三维可视化模块、数字化爆破管控模块以及智能安全评价及预测预警模块四个功能模块组成，实现了智能爆破设计与全流程爆破审核功能一体化，能够根据现场实际施工情况，采用模型参数化动态联合裁剪方法，选取开挖轮廓线上的控制点进行智能爆破设计，生成爆破设计方案，并将设计方案上传审查，有效地促进了爆破全流程的标准化、信息化、数字化管理，加强设计、施工、监理等单位的实时交互办公。该系统在叶巴滩水电站边坡爆破开挖工程的应用结果表明，系统能有效进行爆破设计，并提高管控效率，可为水电站边坡爆破设计开挖施工提供技术支持。

硬梁包水电站地下厂房地质构造复杂，围岩裂隙发育，岩性杂乱，岩体具有“硬、碎、杂”特点，厂房开挖成型难度较大、预裂爆破效果差，为解决此问题，结合地下厂房第Ⅲ层中部拉槽施工预裂，开展了系统的爆破试验。初期试验中，预裂爆破线装药密度低于规范计算值近100 g/m的情况下，两侧边墙岩体在爆破后十分破碎，无法明显看到预裂孔的痕迹。开展的岩体声波测试和岩体完整性分析表明：厂房岩体全孔平均纵波速度为4.03 km/s，整体完整性差；岩体沿预裂孔轴向0~1.5 m、1.5~3.9 m、3.9~7.4 m深度的分段波速平均值分别为2.59 km/s、3.58 km/s、4.70 km/s，表现出在深度方向上的分段完整性差异。根据上述特点，在厂房开挖施工过程中，预裂爆破的平均单孔线装药密度取为0.123~0.284 kg/m，并针对不同深度选取不同的线装药密度，各分段采用小药卷均匀间隔装药，试验和应用效果良好，保证了壁面基本成型，半孔率显著提高。

为了探索爆破振动影响下龙首矿露天转地下开采安全顶柱的稳定性演化规律，结合矿区现状建立了对应的三维数值模型，通过计算获取了安全顶柱最危险截面位置，随后以最上部中段开采为例构建了最危险截面位置的二维数值计算模型。根据爆破参数和等效弹性边界的计算，得到掏槽眼、辅助眼和周边眼传递到开挖轮廓面上的爆破荷载峰值。将爆破荷载等效到开挖面后，开展了针对安全顶柱稳定性的数值计算。结果表明：每段延期爆破都产生了位移和振速峰值，且距离爆破位置最近的安全顶柱内监测点位移最大；以爆破作业位置为中心，振动速度向四周岩体球形扩散。根据爆破振速与岩石损伤判据，安全顶柱总体处于无损伤或轻微损伤状态。此外，最大主应力低于岩体抗拉强度，安全顶柱未形成明显地拉裂破坏塑性区。总体上来说，安全顶柱的设计厚度能够满足露天转地下开采需要。然而与数值模型相比，实际地质条件更为复杂，随着开采继续，仍需观察和监测安全顶柱的变化，从而确保其稳定性。

掏槽孔爆破效果对整个断面的爆破质量有着重要影响，为解决大断面隧道掘进困难，炮孔利用率低的问题，采用基于ANSYS/LS-DYNA的流固耦合算法对比研究单楔形掏槽与复式楔形掏槽的内部有效应力与损伤破坏范围，与现场实际爆破效果印证解释了复式楔形掏槽爆破效果优于单楔形掏槽的原因。研究结果表明：单楔形掏槽应力峰值出现在孔底处，随孔底至堵塞段应力峰值缓慢降低，堵塞段到掌子面应力峰值骤降。复式楔形掏槽应力峰值则出现在一级掏槽孔底位置，且其数值大小高于单楔形掏槽应力峰值。选取两种掏槽模型的损伤区域截面发现，两者的破碎面积接近，但单楔形掏槽模型的堵塞段至掌子面区域的岩石未能破碎贯通，复式楔形掏槽模型整个槽腔完全贯通。根据数值模拟结果改进了某公路隧道爆破方案并进行了现场试验，复式楔形掏槽能更好地解决大断面隧道爆破炮孔利用率低以及爆后大块多的问题。研究结果可为相关隧道掏槽孔布设方案提供选择和参考。

无底柱分段崩落法因其回采效率高、结构简单、安全性高等优势被广泛应用于地下金属矿开采，其落矿方式常采用中深孔爆破。针对传统无底柱分段崩落法中深孔爆破设计过程繁琐、模拟效果不够直观等问题，开展了基于爆破设计与分析软件Aegis的中深孔爆破过程模拟与应用研究。首先介绍了该软件的模块构成和功能，并梳理和总结了模拟分析流程；其次研究了利用模型边界限制爆破空间以及利用爆炸能量的交错状态校验孔网参数的两项关键技术；最后基于该软件对某地下矿山无底柱分段崩落法中深孔爆破进行了数值模拟。研究结果表明：单排炮孔内爆炸能量集中且充盈了整个爆腔，连续耦合的装药结构以及0.3 kg/t的炸药单耗设计较为合理；临排炮孔间爆腔壁呈相切的状态，可能存在排间能量不足以完全破碎岩体的情况，2.2 m的炮孔排距稍大；预测的多条进路爆破块度质量分布结果均出现大块占比偏高的情况，与现场的工程实践结果一致，并以其中一次爆破后的爆堆照片为例进行说明，其大块率达到了18.03%。结合Aegis软件的模拟结果，分析炮孔排距偏大可能是导致大块率偏高的主要原因。此外还对实验分段的6个开采进路进行了12次爆破试验并加以模拟验证，得到了基本一致的爆破块度质量占比结果，有效佐证了该软件的现场应用效能。

露天矿深孔台阶爆破常存在炸药单耗和大块及根底率偏高增加综合成本、爆堆松散度过小不利于铲装、爆破振动过大影响边坡稳定等问题。以多宝山露天矿深孔台阶控制爆破为工程依托，从理论上建立了逐孔起爆爆破引起的应力场解析式，确定了逐孔起爆的孔排距、最小底抗线和孔间延期时间；采用LS-DYNA软件对此爆破参数建立的模型爆破应力大小和破碎范围进行了分析，并在多宝山露天矿进行了6组不同爆破参数条件下的现场工业试验，确定了不同炸药单耗等爆破参数与块度、松散度的变化规律，验证并确定了优化的多宝山露天矿深孔台阶控制爆破参数。主要研究成果为：（1）在多宝山露天矿爆破的耦合装药条件下，通过逐孔起爆应力场的理论推导和分析，应力场分布和应力大小的影响仅限于前后两孔之间，孔间延期时间17 ms是比较合理的。（2）爆破现场爆堆和块度大小数据的收集可以通过无人机倾斜摄影技术和手机拍照进行，由此收集的数据分析获得的松散度和块度是有效合理的。（3）多宝山露天矿深孔台阶爆破，当炮孔直径为178 mm和孔间延期时间17 ms时，满足爆堆块度小于60 cm、松散度大于1.45铲装条件下的炸药单耗为0.60 kg/m³、孔排距为7 m×5 m。

露天矿山的爆破块度分布，直接影响到后续的采装、运输和破碎工作。为了控制石墨矿山不同区域爆破块度分布，基于K-means无监督聚类学习法与熵权TOPSIS评价法建立了一种新的岩石可爆性评价模型，选取岩石密度、动力能量耗散率、动态抗压强度、平均应变率、脆性指数作为评价指标，通过熵权计算，发现岩石破碎程度受脆性指数影响最大，受平均应变率影响最小。将此模型应用于实际石墨矿山，可爆性分为10个等级，统计不同分级下的岩石平均破碎粒径，发现可爆性分级等级越高平均粒径越大，有明显的分级特征，验证了模型的有效性。从爆破石墨矿石岩体类型看，岩石可爆性从易到难排序为：片岩、片麻岩、变粒岩、混合岩。结合石墨矿石微观观测结果分析可知：岩性从片岩向混合岩转变，岩石内部石墨晶质呈下降趋势，石墨矿石可爆性等级也随之越来越高。岩石密度、能量耗散率、动态抗压强度之间呈线性正相关，岩石可爆性与平均应变率、脆性指数存在负相关性。研究成果为矿山矿岩可爆性评价提供了一条新思路，对露天矿山爆破块度优化具有一定的理论和实践指导意义。

岩体可爆性分级是确定劳动定额、爆破方案设计和控制炸药单耗的先决条件。为实现岩体可爆性的实时分级，针对宜昌磷矿目前采用的钻爆法施工，以宜昌树崆坪磷矿作为研究背景，基于KJ212-1型全液压掘进钻车，开展了对树崆坪磷矿矿体及巷道掘进过程中的含碳泥质白云岩原位随钻参数的测量。结合室内单轴抗压强度试验，建立了单轴抗压强度R_c与钻进速度V、钻孔孔径D和回转压力M的关系模型，并对关系模型进行了验证。最后，将该模型代入坚固性系数f关系式中，得出爆破钻孔随钻参数与岩体可爆性分级关系模型。研究结果表明：通过该关系模型计算得出的单轴抗压强度与室内单轴压缩试验结果平均差异率为5.5%，说明其应用于实时预测岩体可爆性的合理性，该模型为岩体可爆性实时分级预测提供了一种更为方便、快捷的方法。岩体可爆性分级结果为白云质条带磷块岩、泥质条带磷块岩和致密条带磷块岩为中等可爆，含碳泥质白云岩为难爆，分级结果可为爆破技术参数选择提供重要依据。

论文以某石灰石矿山为背景，针对矿山开采过程中存在的问题，以装药结构对爆堆形态分布的影响为主线，采用理论分析、GDEM-BlockDyna数值模拟及现场优化试验相结合的方法，展开了台阶爆破爆堆形态分布研究，分析了爆堆形态随装药结构的变化规律。爆堆松散度和抛掷距离会随着间隔段上部装药比例的增加先上升后下降，而爆堆高度总体呈下降趋势，但在空气间隔比例较大时会先减小后增加，爆堆坡面角会随着间隔段上部装药比例的增加而增加，但比例过高时则会下降。研究成果表明：爆堆形态随装药结构呈现出一定的变化规律，通过数值模拟方法，有效优化了装药结构，改善了现场爆堆形态，提升了矿山经济效益，可以为类似矿山生产提供指导。

爆破块度和级配对水利工程堆石体的稳定性与渗透性影响至关重要，爆破块度的精确预测是目前岩体爆破领域科研工作者关心的热点问题之一。基于BP神经网络基本原理，利用PSO算法优化网络权重和偏置，构建PSO-BPNN模型，结合典型爆破数据对模型进行训练和测试，并依托山西浑源抽水蓄能电站工程实际验证模型的可靠性与适用性。结果表明：PSO-BPNN模型预测爆破块度计算时间短，可靠性高；模型预测输出值与工程实际平均爆破块度值最大相对误差为6.56%，其预测精度高和适用性较高，可为山西浑源抽水蓄能电站堆石坝的建设提供精确的指导。

由于爆破区域地形地质条件的复杂、监测仪器的误差、振动传播介质的反射以及磁场的干扰等原因，采集的原始爆破振动信号常常会掺杂大量的噪声，针对此问题提出了基于互补集合经验模态分解（CEEMD）的信号降噪光滑模型。此模型将爆破振动信号进行CEEMD，基于分解所得到的IMF分量建立低通滤波算法。根据滤波算法的相似度与光滑度，构造目标函数并计算最优解，其对应的滤波算法模型即为爆破振动信号的最优降噪光滑模型。通过构造仿真信号验证了降噪光滑模型算法的可行性，并将模型应用了实际露天深孔爆破振动信号的研究。采用信噪比和均方根误差两种指标对比经验模态分解（EMD）方法、小波阈值法、CEEMD-小波阈值法与滤波算法模型BP3的降噪效果，验证了降噪光滑模型在对露天矿山爆破振动信号降噪方面的有效性，并通过频谱分析进一步验证了降噪光滑模型较CEEMD-小波阈值法的优越性。结果表明：基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型具有良好的降噪能力，能够在保留原始爆破振动信号真实特征信息的前提下对信号进行降噪，且降噪效果优于EMD方法、小波阈值法和CEEMD-小波阈值法。

针对复杂环境下57 m高双筒型旧硝铵造粒塔拆除爆破工况，通过分析双筒型造粒塔存在下落势能大与质量分布不均的结构特点，设计了中间起爆、逐段向双侧的爆破方式，以实现“定向爆破+内合”的倒塌效果。爆破设计方案中采用梯形爆破切口，并严格控制其周长及高度，适当保留底部支撑墙体并开设精确对称定向窗，使用高精度导爆管雷管结合孔内延时、孔外接力的复式闭合双回路起爆技术进行爆破施工。经理论分析计算，最终确定爆破切口长度为13.5 m、高度3.5 m。为验证设计方案的合理性，使用LS-DYNA仿真软件建立造粒塔三维有限元模型并进行了倒塌预分析。仿真计算结果显示：造粒塔爆破倒塌过程共历时约8.8 s，通过对造粒塔倒塌形态和顶部关键质点位移变化进行分析发现倒塌过程存在轻微下座，未发生前冲现象，总体方案的爆破参数选取合理，拆除爆破可达到预期效果。现场爆破完成后发现爆破倒塌效果与仿真计算结果基本一致，为同类型爆破工程提供了一定参考。

气相爆轰合成是一种新型的碳纳米材料制备方法，相对于其他碳纳米材料制备方法而言具有反应速度快、产物种类多、产量大、纯度高、操作简单和经济性高等优点，有利于促进碳纳米材料的工业化生产。为深入阐明气相爆轰法合成碳纳米材料的研究与发展状况，介绍了气相爆轰法合成所需仪器设备、实验流程、理论计算以及产物的表征方法等，整理归纳了气相爆轰法合成碳包覆纳米金属粒子、碳纳米球、碳纳米管、碳点和碳纳米胶囊等技术与方法，分析了合成产物的形貌、结构及性能特征，展望了气相爆轰下各种新型碳纳米材料的应用潜力与技术发展趋势，以期为合理设计、针对性优化、规模化合成纳米材料奠定理论基础。研究表明：爆轰合成应结合宏观的爆轰理论和微细观的粒子生长。当前借助爆轰波发动机与爆轰胞格结构研究热点，使宏观爆轰胞格与纳米材料微观合成过程构成联系是重点研究方向。然而，在研究爆轰合成粒子的生长机理时，聚集在微细尺度上的纳米粒子生长仍然也是一种跨尺度问题，有必要引入分子动力学和格子波尔兹曼计算方法加以解决。

航空发动机叶片的丢失模拟试验对于机匣包容设计具有重大意义，该试验的难点在于如何控制转子叶片达到允许的最高转速时发生断离。为研究人为断离发动机转子叶片的最佳分离结构，采取爆炸分离的方法，设计了在断离处两侧开Ⅴ型槽下中心开单孔和中心开双孔两种结构TC4钛合金板的静态模拟试验。TC4钛合金板选用规格为100 mm×80 mm×23 mm，采用AUTODYN数值模拟软件进行仿真计算，并结合试验对比两种结构5个方案的板材损伤及附加动能大小。结果表明：方案Ⅱ、Ⅴ未成功断离，方案Ⅲ对样板损伤较大，方案Ⅰ、Ⅳ能较好地分离样板；在相同装药量情况下，双孔结构板材断裂后位移量明显大于两侧开Ⅴ型槽中心开单孔结构的材断裂后位移量。进一步分析得出：Ⅴ型开槽结构可以降低爆炸对板材的损伤，提高炸药能量利用率，降低对板材的附加动能，相较于双孔结构峰值速度降低20%，逸散速度降低40%。研究成果可为探究断离TC4钛合金板最佳结构提供参考。

爆破开挖过程中产生的空气超压可能会影响周边建构筑物的安全。梅州抽水蓄能电站二期引水平洞的爆破作业区，距离在一期工程中已建好并投入运行的二期工程引水上平洞上库钢质事故闸门仅81 m，爆破作业可能会影响事故闸门的稳定运行。为此，以梅州抽水蓄能电站二期引水上平洞的爆破开挖为对象，开展了爆破空气超压现场监测工作，分析了爆破空气超压的分布规律及其对梅州抽水蓄能电站上库事故闸门的安全影响，为分析爆破空气超压对上库事故闸门的安全影响提供了支撑。现场的爆破空气超压监测数据表明：距离爆破掌子面约80 m的事故闸门前的空气超压水平分布在0.63~3.46 kPa，远小于建议的相应的爆破安全控制标准100 kPa；闸门前使用胶帘等防护设施可以有效减小闸门位置的空气超压，实测的第4次和第5次爆破空气超压减小了55%以上；单段装药量及总装药量得到有效控制时，实测的空气超压值远低于建议的控制标准；现场宏观调查及其他检测数据也未见异常，爆破施工未影响上库事故闸门的安全运行。

城市内老旧砌体结构多但抗震性能较差，在爆破作用下可能产生破坏。为研究爆破作用下老旧砌体的动力特性，在爆破现场附近的老旧砌体结构上布设强震仪，以观测爆破地震波对结构的瞬时作用以及长期爆破作用下的累积损伤效应。通过对爆破加速度和速度记录进行时域和频域分析比较，认为爆破速度记录相比爆破加速度记录可以更好地识别出砌体结构的动力特性，且爆破地震速度对砌体结构横向的共振影响最大。采用对比分析法，分别用爆破地震速度和地脉动加速度记录识别老旧砌体结构的动力特性，发现两种方法都能近似地识别出砌体结构的低阶平动和扭转频率，但采用爆破速度计算的自振频率比地脉动法要小1.8%~3.4%，这主要是因为爆破振动更能反映在较大振动作用下结构的响应，频繁的爆破可能导致老旧砌体结构出现非线性反应。通过监测结构自振频率在长期爆破作用下的变化，发现虽然单个爆破振动能满足《爆破安全规程》的安全要求，但在长期爆破作用下，结构1阶扭转频率、2阶横向和纵向频率随爆破次数的增加分别减少了4%、3.6%和5.2%，因此在爆破安全监测中应考虑长期爆破作用对老旧砌体结构等抗震能力较差建筑的累积损伤效应。

为了研究爆破荷载作用下小净距隧道中夹岩区的动力稳定性问题，依托小龙门隧道爆破工程，开展了现场爆破振动监测试验。通过改进的变分模态分解（variational mode decomposition，VMD）与多尺度排列熵（multi-scale permutation entropy，MPE）算法对爆破振动信号进行消噪处理，基于此分析了掏槽孔与周边孔爆破在后行洞左拱腰（非中夹岩区）、右拱腰（中夹岩区）中产生的振动特征差异。结果表明：采用改进的自适应VMD-MPE算法可以有效消除振动信号中的噪声，并降低了主观决策的影响；此外，相对于非中夹岩区，中夹岩对爆破振动具有明显的放大效应，其质点峰值振速明显大于非中夹岩区，但中夹岩区的振动衰减速度更快；同时，通过对比非中夹岩区与中夹岩区各测点振动频率特征可以发现，中夹岩区小于40 Hz的低频振动能量占比较大，更易引起支护结构的共振，发生损伤与破坏的风险更高，应重点关注；受“转角削弱”作用以及地震波传播路径的影响，在比例距离SD小于等于11.57 m·kg^1/3范围内，周边孔爆破在掌子面后方围岩中产生的振速大于掏槽孔。

为解决露天矿山爆破复杂场地地质条件的爆破振动预测问题，提出了一种基于马氏距离判别（MD）和主成分分析（PCA）的改进BP神经网络预测模型，即MD-PCA-BP模型。结合内蒙古长滩露天矿爆破振动监测数结果，利用马氏距离判别法剔除监测数据的离群值，并采用主成分分析法对爆破振动影响因素进行降维处理得到3个主成分因子，计算各主成分因子的得分，最终通过BP神经网络构建爆破振动与主成分得分的非线性关系，建立了基于MD-PCA-BP的爆破振动预测模型。结果表明：基于MD-PCA-BP模型建立的爆破振动速度预测模型预测结果与实测值的拟合度达到0.94，预测模型具有较高的预测精度；将预测结果与萨道夫斯基经验公式、2个改进的高程经验公式、MD-BP模型、PCA-BP模型以及BP模型进行比较，MD-PCA-BP模型的预测误差大部分在10%以内，相较于经验公式和未改进的BP预测模型具有更高的可靠度和准确度。基于MD-PCA-BP的爆破振动预测模型在复杂地形的爆破振动速度预测方面表现出了良好的预测效果，对复杂地形的爆破振动预测具有一定的参考作用。

水下爆炸产生的冲击波对周围环境有巨大的破坏作用，采取气泡帷幕防护对爆破区域保护意义重大。为研究气泡帷幕层数对水下爆炸冲击波的衰减作用，使用Autodyn有限元软件建立了自由水域和不同层数气泡帷幕的水下爆炸模型，并对数值模型进行试验验证，拟合出了冲击波峰值超压的公式，并对比分析了不同气泡帷幕层数对水中冲击波衰减效果的影响。研究结果表明：气泡帷幕能明显削弱水下爆炸冲击波的峰值超压，1层气泡帷幕衰减比例可以达到83%以上，随着气泡帷幕层数的增加，对水下冲击波的衰减可以达到94%以上，2层气泡帷幕时气泡帷幕背爆面距爆心12 m处峰值超压比1层减少了61.94%，3层气泡帷幕时，背爆面距爆心12 m处比2层气泡帷幕时减少11.38%，4层气泡帷幕时气泡帷幕背爆面距爆心12 m处峰值超压仅比3层减少了6.42%，气泡帷幕可以明显地削弱水中冲击波。此外，较少的气泡帷幕层数可以明显衰减水下爆炸冲击波，但是随着气泡帷幕层数的增加，衰减效果越来越不明显。

为分析多层气泡膜隔层结构对水下爆炸冲击波衰减效果，使用不同规格气泡膜并设计不同层数的空气隔层结构，以8号工业电雷管作为爆源，进行水下爆炸试验，获得水下冲击波参数，通过冲击波超压峰值与比冲击波能对比分析气泡膜对水下冲击波的衰减效果。结果表明：随着气泡膜层数的增加，冲击波超压峰值衰减率随之增加，1#气泡膜衰减率由48.32%上升至89.10%，2#气泡膜衰减率由86.08%上升至91.33%，3#气泡膜衰减率由87.87%上升至91.45%，4#气泡膜衰减率由90.34%上升至92.37%；薄膜隔层对比气泡膜空气隔层，其对水下冲击波的衰减影响比重较小，在层数相同的条件下，气泡膜气泡直径越大对水下冲击波的衰减效果越好，说明隔层结构中气泡对冲击波的衰减有着重要的作用；通过比冲击波能分析，气泡膜空气隔层比冲击波能消耗均超过98.50%以上，能量消耗显著。在实际应用中，可以使用气泡膜作为防护材料，能够有效地降低冲击波对被保护对象带来的危害。

为了实现在不许可使用炸药爆破条件下的隧洞快速开挖施工，应用新型氧气膨胀破岩技术，成功探索、研究、总结出一套适用于一般隧洞开挖的掏槽、扩槽、辅助、周边孔气体膨胀破岩施工方法，详细给出了适用于隧道开挖的优化钻爆参数。隧洞穿越的山体为花岗岩，试验研究段属于Ⅳ~Ⅲ围岩，岩石的抗压强度为90~100 MPa，非常坚硬，解理裂隙比较发育，可爆性一般。采用现场试验研究方法，经过不断总结、改进、优化，对于面积约65 m²的隧洞，实现了2 d一个循环，平均循环进尺约2.5 m，基本满足在不能使用炸药爆破情况下一般隧洞快速开挖施工的要求。研究表明：新型气体膨胀破岩技术可以在坚硬岩体中进行隧洞开挖，具有操作安全、破岩效率高、不涉及民爆物品和易制爆危险化学品、不产生爆炸冲击波、振动幅值较低等优点，可有效地解决复杂环境下不许可使用民爆物品及使用机械法开挖进度慢的问题。

饲料及其添加剂粉尘具有较高的燃烧热，在生产过程中存在一定的爆燃风险，威胁生命财产安全，预混抑制剂是目前应用最为广泛的一种抑爆手段，但传统抑制剂不可食用，无法加入至饲料类粉尘实现抑爆。因此，以饲料主要添加剂DL-蛋氨酸（DLM）粉尘为研究对象，采用自主合成的营养价值高、绿色可食用生物质基植酸-胞嘧啶（PA-CY），研究了PA-CY对DLM粉尘爆燃火焰传播特性的影响，通过高速摄影和可视化竖直管道记录爆燃火焰传播过程并计算火焰速度，采用热电偶监测火焰温度变化。结果表明：随PA-CY质量分数的升高DLM爆燃火焰亮度持续下降，严重破坏了火焰结构，加入20% PA-CY后火焰峰值速度、平均速度和峰值温度由27.66 m/s、14.39 m/s、1014℃分别下降至13.83 m/s、6.88 m/s、540℃，下降比重达50.0%、52.2%和46.7%，且PA-CY质量分数达30%后粉尘无法被点燃，说明PA-CY抑制效果显著。此结果可为饲料类粉尘爆燃的防治提供理论支持。

为了研究单推-3液体推进剂在储运和使用过程中遭遇火灾刺激时的爆炸当量，利用极不敏感引爆物质（EIDS）隔板试验确定单推-3的冲击波感度，采用高速摄像机、红外热成像仪、压力数据采集系统分别记录火烧刺激条件下不同尺度（18和120 kg）单推-3储罐的燃爆过程、火球表面最高温度以及冲击波超压峰值，进一步计算了爆炸TNT当量。结果表明：单推-3在强冲击波的直接作用下不能传播爆轰。不同包装强度单推-3在外部火灾条件下发生了爆燃，甚至是整体爆轰反应，制式包装18和120 kg单推-3爆炸平均TNT当量分别为0.629和0.0293，其产生的冲击波效应与尺度效应之间不存在正相关关系。显然，样品的制式包装设计强度对其爆炸烈度具有显著影响，应在实际使用允许范围内，降低单推-3液体推进剂壳体的设计压力，以有效减弱其整体爆炸危险性。