岩质边坡坡面的爆破振动放大现象，影响着边坡爆破振动监测及安全评价的准确性。采用数值模拟方法，研究了边坡坡面的振动放大现象，基于结构动力学原理，根据振型分析理论揭示了边坡坡面振动放大机制。数值模拟结果表明：边坡振动放大现象主要发生在台阶坡顶线附近区域，受台阶突出物几何尺寸及岩体物理力学参数的影响，随着平台宽度增大、台阶高度减小、台阶坡比减小以及岩体工程质量等级的降低，台阶坡顶线位置振动速度峰值相对于台阶坡底线位置的振动放大现象逐渐显著，但第一主应力分布与振动速度峰值分布规律相反，因此为了更准确地进行爆破振动安全评价，建议将监测点布置于台阶坡底线位置。振型分析结果表明：台阶突出物的低阶振型中坡底线位置与坡顶线位置的振动速度峰值之比随着台阶几何尺寸及物理力学参数的变化规律与数值模拟计算结果一致。由此可见：边坡坡面的振动放大效应主要由台阶突出物几何尺寸及岩体物理力学参数决定的低阶振型控制。

炸药与岩石的匹配关系对于提高炸药能量利用率、提升爆破效果与降低成本至关重要。首先分析了钻孔爆破中爆破能量的分配规律，然后考虑现场混装炸药的非理想爆轰特性和岩石应变率效应对岩石钻孔爆破破坏分区计算模型进行了修正，在此基础上建立了基于能量传输效率控制的现场混装炸药-岩石匹配模型，最后结合现场试验对新的炸药-岩石匹配方法的合理性进行验证。结果表明：新方法综合考虑了现场混装炸药非理想爆轰特性和岩石应变率效应对爆破破坏分区范围的影响，可以直观地反映爆破破碎效果及能量有效利用率，更加科学合理。不同炸药-岩石匹配条件下的爆破块度试验证实了匹配结果与传统波阻抗理论并不总是一致，采用新的现场混装炸药-岩石匹配方法，爆破粉矿率较原有炸药参数有明显的降低，爆破大块率从6.7%下降至1%以下，进一步验证了新方法的合理性。

在露天矿山爆破作业中，为充分考虑各工序环节间的衔接，合理配置矿山生产资源、降低总体能耗，提出爆破共享控制理论。结合矿石宏观破碎和细观损伤的关联关系，创新地提出铲运过程的矿石损伤模型。通过优化各工序作业的衔接，考虑生产设备的磨损、折旧等因素，将钻孔、破碎用电（油）、现场装药爆破、铲装、运输等环节的总能耗进行合理分配，提出各工序的评价和控制指标，建立爆破共享控制模型。结果表明：矿石损伤模型揭示了岩石爆破破坏过程的多阶段特性，通过调控破碎量对破碎能耗进行有效预测，拟合精度达到0.8以上，能够实现破碎机运行效率的优化和破碎能耗的降低。通过爆破共享控制模型，计算得到爆破参数设计的最优解，建立约束条件下最优综合能耗公式，能够实现各环节能量的精准调整，为矿山作业的高效、安全和可持续发展提供了有力支持。

为研究径向不耦合装药结构对炸药能量的传递和爆破效果的影响，提高炸药能量利用率，增强岩体破碎效果，通过将直径为50 mm，高度为100 mm的标准页岩试件钻孔后装填二硝基重氮酚，控制45 mg的小药量，同时设置1、1.5、2、2.5四种径向不耦合装药系数，进行爆破模型实验。通过超动态应变测试系统、互补集合经验模态分解方法处理试件轴向各测点应变波形，分析试件不同段应变规律，并基于计盒维数理论，计算比较应变变化以及各测点处截面的损伤分形维数，对比试件不同区段裂纹开展情况，结合应变曲线对四种径向不耦合系数爆炸能量传播规律进行分析。结果表明：通过对比应变曲线，总体上拉应变峰值大于压应变峰值，试件受到较大且反复的拉、压应力后，最终发生破坏。实验表明径向不耦合系数为1.5时显著提高炸药能量利用，能延长爆生气体作用时间。不耦合装药结构试件截面的损伤分形维数从上至下呈n型变化，当系数为1.5时试件各段损伤分布最均匀，裂隙区能充分扩展，爆破效果最好。

为研究冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征，选用砂岩、大理岩和花岗岩3种材料制成6组不同的夹层复合岩石试件，利用霍普金森压杆系统进行动态断裂冲击试验，研究不同复合岩石试件的裂纹扩展形态、应力波波形特征、裂纹尖端应力场和能量损耗关系，同时结合DLSM模拟结果，分析动态断裂过程中的应力波传播规律以及动能演化过程。结果表明：高速相机拍摄的动态断裂过程与DLSM模拟裂纹扩展过程具有良好的拟合度；裂纹的产生情况取决于层理弱面的破坏情况，相同冲击条件下，仅层理弱面不同的试件，层理弱面强度越低，裂纹扩展的时间越短且越靠前，夹层材料硬度越小，用于裂纹扩展的能量越多；在相同入射能量条件下，硬度较大的试件作为冲击端材料时，试件的反射作用较强，反射能量较大，透射作用较弱，透射能量较小，试件的能量耗散较大；层理面对应力波传播具有明显的阻碍作用，产生的透射波在尖端积蓄能量直至切缝起裂，试件综合硬度增大后，透射波明显减弱，并且传播速度减缓。

为探究含节理深部凝灰岩在一维动载作用下的力学特性和能量传递规律，采用SHPB试验装置对7种指定天然节理倾角的凝灰岩试件进行冲击试验；试验过程中通过高速摄影仪对动态过程实时记录。从动态强度、能量耗散和宏观破坏等方面系统地分析节理倾角对深部凝灰岩动态响应特征的影响规律，结果表明：凝灰岩在节理倾角为45°时，动强度最小，动态抗压强度和峰值应变在节理倾角从0°增加到90°的范围内呈现出先降低到后上升的趋势。试件的最终破坏模式受节理倾角的控制，不同节理倾角的凝灰岩试件的最终破坏模式可分为拉伸破坏、拉伸-剪切复合型破坏、剪切破坏。在入射能量大致相同的情况下，凝灰岩的反射能比与透射能比随着天然节理倾角的增加呈现先下降后上升的趋势，在45°时最低，耗散能比则相反。能时密度随节理倾角的增大为先增大后减小，荷载作用方向与节理在45°~60°时吸收的能量较多并用于自身裂纹扩展。

为解决地下矿房大直径深孔延期爆破导致矿房两侧充填体的破坏问题，需对延期爆破产生的应力场进行研究，以确定合理的边孔距与孔间延期时间。根据应力波传播和衰减规律，确定了产生复杂应力场的前后起爆孔距、延期时间和边孔距。基于矿山实际情况，根据波动学理论分析了两孔延期爆破产生的应力波在被爆岩体和充填体内的叠加，取得了两孔延期爆破的应力场函数解析式，结合Mises准则，确定了在相同孔间距、延期时间的情况下，不同边孔距离的情况下被爆岩体的崩落范围以及充填体的破坏范围。通过LS-DYNA数值模拟软件建立了6个数值模型，模拟不同方案下炸药起爆后，在被爆岩体和充填体内选取应力临界点进行分析，模拟结果表明：边孔距大于裂隙区范围时，不同边孔距对被爆岩体的崩落范围几乎无影响；适当的增大边孔距可以能够有效降低应力波对充填体造成的破坏。最后，对4组爆破参数进行了现场工业试验，得到了优化后的爆破参数为：同侧两孔间距2.0 m，前后起爆孔延期9 ms，边孔距1.8 m。

相比常规岩体，高寒区冻融环境下岩体的力学参数及破碎特征均存在显著变化，其矿岩爆破开挖也难以直接应用传统设计参数，开展冻融环境下的爆破工艺参数研究具有重要意义。研究以巨龙铜矿为依托，在分析冻融循环对岩石力学特性影响的基础上，开展了冻融环境下矿岩的单孔和双孔同段爆破漏斗试验，测定了爆破漏斗几何参数和块度分布，采用拟合方法确定了爆破设计的合理参数，并对比分析了该矿山四种不同岩性条件下的爆破漏斗参数变化。结果表明：冻融循环作用下岩体力学特性显著衰减，单轴抗压强度和弹性模量下降幅度可达40.6%、54.0%；不同岩性条件下冻融矿岩的单孔爆破最佳埋深比为0.678~0.789，最佳药包埋深与漏斗半径比值分布在0.875~1.076范围内。针对知不拉矿区炮孔孔径152 mm，矽卡岩孔网参数为4.5 m×3 m，炸药单耗0.56 kg/m³；凝灰岩孔网参数为5 m×4 m，炸药单耗0.63 kg/m³；针对巨龙矿区孔径310 mm，凝灰岩爆破孔网参数为7 m×5 m，炸药单耗0.61 kg/m³；花岗斑岩孔网参数为8 m×5 m，炸药单耗0.64 kg/m³。

高压状态方程是研究材料在爆炸冲击作用下破坏机制及冲击波传播规律的基础，岩石高压状态方程在矿山开采、陨石冲击成坑、岩体冲击防护等数值计算方面有着广泛的应用需求。基于二级轻气炮发射平台和光子多普勒测速系统，采用平板撞击研究了红砂岩的Hugoniot冲击关系、高压状态方程和体应变方程。平板撞击实验最低速度为0.88 km/s，最高至1.97 km/s，碰撞产生的最低冲击压力为7.2 GPa，最高冲击压力为19.4 GPa。采用光探针测量岩样的冲击波速度，光子多普勒测速系统记录的自由面质点速度剖面未出现红砂岩的Hugoniot弹塑性转变点，表明在此冲击压力范围内红砂岩为近流体状态。采用最小二乘法对冲击波速度D和质点速度u进行线性拟合，获得红砂岩的冲击Hugoniot参数分别为C₀=3.04和λ=1.14。采用三次多项式对红砂岩体应变η与冲击压力P进行非线性拟合，获得红砂岩体应变η与冲击压力P之间的关系式为P=116η-745η²+1845η³，非线性拟合系数R=0.993。冲击加载下红砂岩Hugoniot状态方程和体应变方程可为红砂岩岩体爆破、岩体冲击防护等领域的数值计算和工程应用提供基础参考数据。

随着矿山开采深度逐渐增加，深部破碎围岩工程地质条件转为复杂多变，极大程度上影响巷道等工程施工过程及后续使用安全；为确保深部破碎软岩巷道施工过程中安全及质量，提出了软岩巷道超前控顶加固及控制爆破技术。针对钟九铁矿-550 m水平6号交岔点岩体裂隙极为发育、稳定性差等特点，拟采用超前控顶措施加固顶板围岩，提高深部破碎软岩巷道的承载力。为便于6号交岔点掘进施工，沿6号交岔点东北侧方向划分17个掘进区，并采用“四步”台阶法分段施工。针对同段起爆数码电子雷管，起爆器系统可随机设置单发雷管起爆间隔时间为3~5 ms，实现同段炮孔单孔单响，降低爆破振动对6号交岔点影响。根据不同掘进区总体岩性情况，优化支护方式（管棚支护、W型钢带及锚索支护等联合支护方式等），确保6号交岔点后续使用期安全。试验结果表明：采用超前控顶加固、控制分区爆破技术，降低破碎软岩巷道顶板偏帮、下沉，保证6号交岔点断面成型效果，削减其支护、后期维护等综合成本达8.7%，该技术可为类似巷道施工提供一定指导建议。

深埋岩溶隧道开挖会造成围岩特殊的损伤破坏形式，并且损伤区也会影响围岩渗流场及隧道边界的涌水状况，对深埋岩溶隧道爆破开挖作用下围岩的损伤及渗流特性有重要的研究意义。为了研究爆破开挖对深埋岩溶隧道围岩损伤及渗流的影响规律，基于COMSOL Multiphysics软件建立数值模型并嵌入应力-渗流-损伤耦合方程式进行计算，采用解析法计算了简化条件下岩溶隧道开挖时围岩的应力分布，并与数值计算结果进行比较。结果表明：解析法与数值法计算的围岩应力分布有一致性，爆炸荷载使靠近溶洞侧隧道肩部及脚部区域会产生较大的拉应力；爆破后会在隔水岩柱形成“齿”状损伤区，同时引起肩部及脚部区域流速的增加，其可作为判断溶洞方位的参考依据；溶洞净距减小、洞径及水压增加会引起“齿”延伸倾角及最大涌水位置变化、隧道边界涌水量的增加，可根据“齿”延伸方向判断损伤区检测的合理方位，根据最大涌水位置变化、隧道边界涌水量的变化，合理调整涌水防治措施强度及重点防治部位。研究成果可为溶洞位置判定、隧道损伤区检测以及边界涌水防治措施提供参考。

在大断面隧道爆破中，由于掏槽孔的位置布置不合理，导致掌子面中间岩体时常出现“鼓肚”现象。为解决大断面隧道爆破“鼓肚”现象，提出了一种“楔形掏槽+高能孔”的炮孔布设新方法。以云南省鲁巧高速共和村隧道为工程背景，采用有限元软件LS-DYNA建立“楔形掏槽+高能孔”的数值模型，研究了炮孔底部有效应力和岩体动态损伤，并与现场隧道掏槽爆破方案进行对比，同时结合现场爆破试验对所提新方法进行验证。研究结果表明：现场实验验证了“楔形掏槽+高能孔”炮孔布设方法可有效消除“鼓肚”现象，减少掏槽孔和数码电子雷管数量，确定了该方法的合理性以及适用性；主掏槽孔底部测点1、2和3产生的应力值较小，当高能孔爆炸后，应力急剧上升至454.9 MPa，可对主掏槽孔爆破后遗留的中间保留岩体进行有效破除；采用改进后的爆破方法，掘进效率提升16.9%，炮孔平均利用率达到91.5%，炸药单耗降低19.7%。提出的大断面隧道“楔形掏槽+高能孔”布设方法在保障施工安全的同时，达到了降低成本提高施工效率的效果，为大断面隧道爆破方案优化设计提供借鉴。

为了降低矿石的损失和贫化，湖山矿引入了爆破运动检测系统（BMM），并在炮孔直径为177 mm，台阶高度为7.5 m的3个生产区块中进行了试验。现场试验时，在各试验区块分别布置6、8、5个监测孔，并在各监测孔分别放置2个位移监测球，埋置深度为3.5 m、9 m，来记录爆破后岩体的垂直和水平移动。试验结果显示：爆破导致矿石的移动可以被BMM系统检测到，三个试验区块上部矿体的平均水平位移分别为6.55 m、6.97 m和9.24 m；下部矿体的平均水平位移分别为3.2 m、3.9 m和4.0 m；上部矿体平均垂直位移分别为4.1 m、2.0 m和3.2 m；底部矿体平均垂直位移分别为0.72 m、0.98 m、0.84 m。爆破时矿体总是倾向于向阻力最小的方向移动。无论是水平位移还是垂直位移，上部矿体的位移总是大于下部矿体；除水平位移导致的矿岩边界变化外，垂直位移对矿石的损失和贫化也有很大影响，底部矿体也可能移动至中部或上部，反之亦然。露天矿山爆区往往由多种岩石构成，根据地质信息完成爆破设计后，爆后矿体的水平位移和垂直位移均是导致矿石品位降低的主要原因。采用BMM系统监测得到的爆后矿岩边界指导挖运作业后，矿石平均贫化率降低了1.2%，平均损失率降低了1.5%，在湖山铀矿全寿期内可以累积创造超过1000万人民币的经济效益。该技术可准确界定爆后矿岩边界，根据准确的爆后矿岩体边界指导挖运作业是降低露天矿山矿石贫化率、损失率、减少矿石品位分类错误的重要技术手段，是准确控制矿石品位以实现资源回收和经济效益双重目标的技术保障，在提高湖山矿爆破精细化水平的同时，也可为国内外同类矿山爆破提供参考。

隧道是铁路等交通设施的重要组成部分，研究隧道爆破开挖过程中的振动响应和衰减规律对隧道建设具有重要意义。以渝昆高铁线路建设为背景，研究了高铁隧道爆破开挖时面临极小净距问题的爆破方案，提出了将掘进断面分为左右两侧交替爆破的开挖方式，并对双线隧道进行了爆破振动速度监测。对先行洞振动速度分析表明：隧道内最大振动速度主要由掏槽孔及拱顶辅助孔爆破产生，并且径向振动速度最大；横断面上，迎爆侧边墙拱腰振速为拱脚振速的1.3倍至2倍，且由掏槽孔起爆引起的该振速倍率相对较小；纵断面上，掌子面前方各测点振动速度大于后方相对位置处振速，而后方振速衰减速率相对更高。研究结果已成功应用于现场工程实际，相关隧道小净距段已安全贯通，可对类似极小净距隧道工程提供一定的借鉴参考意义。

为研究RC框架楼房局部立柱爆破失效后结构的抗连续倒塌性能和动力响应特性，依托一栋8层框架结构楼房爆破拆除工程，通过中心立柱现场爆破试验，对立柱邻近梁柱子结构的变形与应力调整过程进行了实时观测。采用PKPM建立实际工程对应的建筑模型，并基于拆除构件法，应用SAP 2000中非线性动力分析方法计算中心立柱失效下剩余结构的动力响应特性以及抗连续倒塌能力。结果表明：中心立柱爆破失效后，采用应变-弯矩理论公式得出的应变理论值约为260 με、动应变现场实测值约为377 με、数值模拟值约为238 με，三种方法得出的动应变结果较为接近；失效点竖向位移计算值3.2 mm，与现场实测位移2.67 mm接近，其导致的塑性转角计算值为0.051°，与现场实测值0.05°接近；中心立柱爆破失效瞬间，剩余结构经历了明显的动力冲击，其正负向加速度值大致相同，最大加速度达到3.5 m/s²；中心立柱失效后，剩余结构产生荷载重分布，原本由中心立柱承担的竖向荷载被周边柱所分担，导致上方梁体出现显著的悬链线效应。本论文的研究成果有助于框架结构楼房在意外爆炸情况下的易损性评估与抗连续倒塌性能分析，同时也可为拆除爆破中的试爆立柱选择提供参考。

为了控制框架-剪力墙结构在爆破拆除后的爆堆高度和后坐距离，以青岛某框架-剪力墙结构居民楼爆破拆除工程为研究对象，利用ANSYS/LS-DYNA软件，对倒塌角度和跨间延期时差正交组合的不同爆破方案进行模拟分析。首先，建立了原方案有限元模型，通过对比实际与模拟结果，验证了模型合理性；其次，仅改变模型的跨间延期时差与切口高度，讨论了结构后坐距离、爆堆高度分别随着二者变化而变化的趋势；然后，基于多方案数值模拟结果，分别提出了后坐距离、爆堆高度二者与切口高度和跨间延期时差相互关系的半定量公式，从而分别确定了结构后坐距离、爆堆高度最小情况下的跨间延期时差和切口高度；最后，分析了框架-剪力墙结构拆除爆破时合理的跨间延期时差以及爆破切口高度的范围。研究结果表明：在相同的切口高度下，各模型后坐距离大都随爆破区段跨间延期时差的延长先减小后增大，在相同跨间延期时差下，爆破切口高度越大，后坐距离就越大，同时，爆堆高度大致都随延期时差的延长而降低。对于此类框架-剪力墙结构，合适的跨间延期时差在270~420 ms之间。大爆破切口可以降低爆堆高度，而小爆破切口又能够有效控制后坐，对确定框架-剪力墙结构爆破拆除的切口高度和跨间延期时差具有一定的指导意义。

中国拆除钢筋混凝土结构的多体—离散体动力分析是建立在多体动力方程（符号、函数）和变质量塌落动力方程基础之上，并求得方程包括解析解的全面解。应用近景摄影测量和实例的动力方程反演，获得了破损钢筋混凝土材料的塑性动力参数和结构拆除参数。利用动力方程解及其导出量的相似准则，组建了各类结构不同倒塌方式的切口相似准则公式，即楼房翻倒的单切口相似准则曲线拟合式（5）和它的另一式（6）及切口经验式（7），跨间下塌框架切口相似准则实例修正线C₄，单切口有后坐楼房翻倒的相似准则曲线拟合式（8），高楼原地层间连续冲击塌落相似准则式（9），高楼多切口原地冲击塌落切口经验式（10），和楼房双切口同向翻倒相似准则曲线，及其它切口-楼房结构倒塌的相似准则曲线族等。类比国内46个拆除实例，从其切口相似准则曲线和实例图中，提出了我国楼房结构-倒塌方式-切口特性的拆除匹配表的楼房倒塌的判断规则，和楼房结构和切口的[λ（λ₁，λ_p），η_h（η_r）]坐标点在其相似准则曲线上方附近时，确定楼房倒塌的判断规则。可简便地确定各类楼房结构多种拆除方式的切口尺寸，继而以无量纲图表确定其他拆除效果。由此，使用多体动力学切口控拆技术（MBDC），可以实现对楼房爆破拆除的简便、准确地拆除控制。

对早龄期（12 h、24 h、36 h）的EPS混凝土进行了动态力学试验，从动态抗压强度、峰值应变、极限应变和能耗密度等方面分析了冲击速度（4.5~6.5 m/s）和龄期（12 h、24 h、36 h）对EPS混凝土抗冲击性能的影响，并与28 d龄期时EPS混凝土的性能进行了对比。结果表明：EPS混凝土的动态抗压强度、峰值应变、极限应变和能耗密度均具有冲击速度强化效应。随着龄期的增大，EPS混凝土的动态力学性能指标及其对冲击速度的敏感性不断增大。28 d龄期时，EPS混凝土的动态抗压强度、峰值应变、极限应变和能耗密度最大，其对冲击速度的敏感性最强。EPS混凝土早龄期具有良好的变形和吸能特性。36 h龄期时，EPS混凝土的峰值应变、极限应变和能耗密度分别可达到28 d龄期时的66%~82%、91%~93%和72%~78%。

针对隧道传统包装炸药爆破炮孔数量多、作业人员密集等问题，基于现场混装炸药机械化装药及连续耦合装药结构优势，在高原隧道进行了60次现场混装炸药爆破试验，总结了不同人数的装药作业工效，开展了隧道孔网参数优化及周边孔光面爆破效果改进试验，将原包装爆破孔数151个优化至124个，同时周边孔间距由原45 cm逐步调整为60 cm，对比光面爆破效果。结果表明：相比传统包装炸药爆破，现场混装炸药爆破可提高人均作业工效40%以上，降低劳动强度约90%，显著减少危险作业人员，同时节省钻孔数量和起爆器材使用量15%以上及改善了爆破效果，提高了钻孔与挖装效率，提高循环进尺3%以上，有利于加快隧道施工进度。

在深水条件下进行水下爆破时，由于装药时间较长，炸药将受到高水压的影响，并且浸泡时间较长，只有当炸药性能达到技术要求时，才能保证爆破效果。结合三峡—葛洲坝两坝间莲沱段航道整治工程，炸礁时发现原乳化炸药成分抵抗深水压力能力较弱，在40 m水深施工时殉爆距离较小，猛度不足。实验室通过采用深水测定法，调整静水表面压力模拟深水条件，对水胶炸药、化学敏化炸药、玻璃微球敏化炸药和珍珠岩敏化炸药的性能变化进行实验，探寻不同水深条件下炸药性能随浸水时间的变化关系和不同浸水时间条件下炸药性能随水深的变化关系。经过实验结果对比，研究表明：当水深为0~20 m时玻璃微球敏化炸药、化学敏化炸药、珍珠岩敏化炸药、水胶炸药的性能下降均较小，这四种炸药都满足工程需求；当水深为20~40 m时推荐使用玻璃微球敏化炸药与珍珠岩敏化炸药；当水深为40~50 m时推荐使用玻璃微球敏化炸药，玻璃微球敏化炸药在高压与长时间浸水条件下，炸药性能下降程度均较小，适用于深水条件下水下钻孔爆破施工。

为研究“聚能装置+乳化炸药”在隧道光面爆破中实现周边孔空气间隔装药的可行性以及聚能装置对炸药引爆距离的改良效果，在高原某地区开展了实地试验。采用无缝钢管模拟隧道周边孔进行两节及多节“乳化炸药+聚能装置”的引爆及2#岩石乳化炸药的殉爆试验研究，通过多组实验得出最大稳定引爆及殉爆距离。试验结果表明：在无缝钢管内，长度15 cm的聚能炸药和2#岩石乳化炸药的最大稳定引爆和殉爆距离分别为230 cm和115 cm，多节聚能炸药最大稳定引爆距离达到80 cm。由于聚能装置对爆轰波的径向约束作用，同时前端的圆锥形金属药型罩爆炸所形成的聚能射流大大增加了轴向上的冲击波能量，使得乳化炸药在无缝钢管中的引爆距离显著增加，应用于隧道周边孔可代替导爆索实现空气间隔装药，增强光面爆破效果，节约成本节省时间。

为了研究铝粉粒径对CO₂相变爆炸激发药剂性能的影响，通过热量法（TG）、引燃试验、耐温试验和反应热试验，研究其热分解特性、安全性、耐温性和反应热的变化。结果表明：加入40、80和120 μm的铝粉后，激发药剂的热分解特性无明显变化，含40 μm铝粉激发药剂表观活化能降低52.92 kJ/mol，含80 μm和120 μm铝粉激发药剂表观活化能分别增加55.21 kJ/mol和57.53 kJ/mol。加入不同粒径铝粉后，各试样均能在空气中被引燃，燃烧过程均伴随着白烟产生。其中，加入120 μm铝粉的激发药剂与不含铝粉以及含40、80 μm铝粉的激发药剂相比燃烧更剧烈。实验结果表明，含不同粒径铝粉的激发药剂均能被电引火药头激发，但试样未被完全引燃。这些激发药剂在封闭环境和一定压力下（大于或等于0.2 MPa）时，能够被可靠引燃且无明显爆炸现象，表明其安全性良好。在70 °C保温48 h后，加入铝粉的激发药剂整体并未发生明显变化，温度指数T_s在70 °C左右，表明其耐温性能良好。当不同粒径的铝粉质量百分数相同时，反应热提高均为12%左右，表明粒径对激发药剂反应热影响很小。

岩石钻孔爆破不可避免地会产生爆破振动效应及危害，准确预测爆破振动效应并进行主动控制具有极大的现实意义。论文综述了近40年来，国内外研究人员在爆破振动预测及主动控制方面取得的研究成果。在爆破振动速度峰值（PPV）预测方面，经验模型预测方法体现出了较大的便捷性，但预测精度与效果较差，将概率统计理论引入经验模型预测方法，提高了PPV预测精度；而基波叠加预测方法可实现对振速、频率和持续时间的综合预测，但是该方法对振动基波的测试精度要求较高，同时亟须在行业内建立对爆破振动采集设备的定期标定与校核机制；人工智能预测方法极大提高了PPV预测精度，同时为多因素影响下的爆破振动效应预测提供了新思路，但需要建立在海量真实有效实测数据的基础上，目前还缺乏充实的振动测试样本数据库；PPV预测理论模型及数值模拟预测法对理论与专业知识、数值模拟技术等要求高，限制了两种方法在工程的普遍应用。在爆破振动速度主动控制上，可以确定合理的延期时间，采用毫秒延迟干扰减振法来降低PPV，但目前多为单一防护对象所提出的延期时间建议值；从调整爆破振动频谱结构的角度，通过主动改变延期时间调控爆破振动频率成分，可避开建（构）筑物自振频带，减小爆破振动危害，然而目前仅仅停留在理论层面或模型试验尺度条件下，缺乏大规模的现场应用实例。最后，对未来爆破振动预测及控制方面重点研究内容进行了展望。

为了精准预测爆破振动峰值速度（PPV），有效降低爆破振动的危害，以星光一号露天矿山爆破工程为依托，选取爆心距、堵塞长度、最小抵抗线、炸药单耗、最大单孔装药量、总延期时间、最大单响药量等7个影响因素作为输入变量，采用灰色关联分析法评估各因素与PPV之间的相关性，构建麻雀搜索算法（SSA）优化BP神经网络的爆破峰值振速预测模型，对三向峰值振动速度进行预测，并与BP神经网络模型预测结果进行对比分析，得到SSA-BP神经网络模型预测结果的平均误差分别为6.08%、7.34%、1.91%，BP神经网络模型预测结果的平均误差分别为22.19%、54.01%、25.29%。研究结果表明：SSA-BP神经网络模型全面考虑了多种爆破设计参数对振动峰值速度的影响；麻雀搜索优化算法有效解决了传统BP神经网络模型容易陷入局部最优的问题，预测结果更精确，与振速监测值吻合度更高、误差更小；并且极大地缩短了样本数据的学习训练时间，加快BP神经网络预测模型的收敛速度，可为类似露天爆破工程质点峰值振速的预测提供借鉴。

以北京地铁11号线金顶街站C出入口横通道爆破工程为背景，采用有限元软件LS-DYNA对邻近燃气管道及地表土体的爆破动力响应进行计算分析，结合管道及上方地表振动速度监测结果，验证了数值模型的有效性。在此基础上，建立隧道下穿燃气管道数值模型，分析不同掏槽孔延期时间、单孔药量、土体性质对管道振动特征和动应力分布的影响。研究结果表明：数值模型与现场实测结果相比，峰值振速的相对误差未超过20%；在爆破地震波影响下，燃气管道横截面的峰值合振速（peak particle velocity，PPV）和有效应力峰值均出现在背爆侧；在燃气管道轴线方向上，当距离隧道中心的水平距离超过3 m时，地表土体与管道顶部振动速度存在明显的线性关系；掏槽孔孔间延期时间增加时，燃气管道横截面各点的峰值合振速和有效应力变化不大；单孔药量由0.2 kg增大至0.6 kg，峰值合振速增大0.5~2.5倍，有效应力增大0.5~1.5倍。燃气管线周围土体为粉质黏土时对峰值合振速和有效应力的影响最大，黏质粉土其次，杂填土最小。

盾构机通过淤泥-岩石地层时，可以在地面钻孔预先爆破破碎岩石，但是淤泥-岩石地层爆破产生的振动威胁爆区周围供水管道的安全。通过对爆破振动进行现场测试和数值模拟，首先验证爆破现场材料的物理和力学参数，然后研究了爆区附近供水管道的动态响应。得出如下结论：在管道轴向上，节点峰值速度（PPV）随着距爆炸源水平距离的增加而减小；在管道正上方地表沿管道轴向，节点峰值速度也随着距爆炸源水平距离的增加而减小；管道上节点峰值速度与管道上方地面的节点峰值速度之间存在函数关系。管道内壁最大PPV是最小PPV的3.97倍，管道内壁90°处的节点峰值速度最高，管道外壁最大PPV是最小PPV的1.03倍，管道外壁150°处的节点峰值速度最高，每个节点的PPV彼此不同，给水管道内壁PPV大于外壁，内壁PPV变化较大，但外壁PPV相对接近。单元的最大峰值有效应力是单元的最小峰值有效应力的4.06倍，在管道外壁240°~270°处单元的峰值有效应力最高。本研究的结论可以为确定爆区周围供水管道的安全性提供参考。

多孔夹芯结构因优异的比强度、比刚度而广泛应用于爆炸冲击防护领域，然而目前与爆炸相关的研究主要集中在小当量爆炸加载下夹芯结构的失效机制，实际大当量加载场景下的吸能特征研究较为少见。为更好指导工程应用，设计了三种夹芯材料（泡沫铝、边长3 mm及边长10 mm的蜂窝铝）在不同夹芯构型（单层夹芯、两层夹芯）及不同面板/夹层板/背板厚度下的十种夹芯结构，并对上述夹芯结构开展了0.5 kg TNT和1 kg TNT当量爆炸加载实验，分析了不同当量下夹芯结构的整体变形特征，探讨了夹芯材料、夹芯构型等因素对吸能防护的影响。实验结果表明：爆炸加载下，泡沫夹芯结构及蜂窝夹芯结构均可通过芯体材料的大幅压缩变形吸收转换能量，但整体而言蜂窝结构的变形均匀化更好；芯体吸能效率的发挥一方面与自身的比压缩强度相关，另一方面也与表层面/背板的强度及刚度相关，在实际应用时需优化匹配芯体的压缩强度与面/背板的强度及刚度，保证芯体材料可获得最大程度的压缩，发挥其吸能优势；实验中发现双层夹芯结构在吸能防护性能上优于等面密度的单层夹芯结构，即在等面密度的情形下，通过对内部芯体的合理结构优化是提升结构整体吸能防护效果的有效途径。该研究可以为实际应用中的防护结构设计提供更多参考数据。

湖山铀矿属于特大型露天铀矿山，目前矿山爆破生产为“一次设计，长期使用”，故存在爆破参数缺乏动态调整、炸药单耗高、爆破效果不理想的问题，对此，可通过对爆破区块进行动态可爆性分级管理并反馈调控爆破设计来解决。本研究利用该矿爆破区块的生产历史大数据，提出了采用钻孔率（α）、炸药单耗（β）和块度指标（γ）计算区块爆破性指数K的方法，并根据爆破性指数K的值对历史爆破区块的可爆性进行分级；再以爆破区块的单轴抗压强度（UCS）、矿石的质量指标（RQD）和矿体的地质强度指标（GSI）作为可爆性指标，建立了可爆性指标与可爆性等级相对应的数据集；然后构建了深度学习神经网络模型，并以可爆性指标作为输入，以可爆性等级作为输出对构建的深度学习神经网络模型进行了训练；最后通过现场试验验证了训练后的模型对可爆性等级预测的可靠性和准确性，同时优化了爆破设计和爆破效果。研究结果表明：建立的深度学习神经网络模型可用于爆破区块的可爆性分级与爆破效果优化。

《爆破工程》课程是土木和采矿类专业教学的基础核心课程。为了提高学生对岩石材料动态力学响应和损伤破坏机理的认识与理解，在培养方案中开设岩石材料的爆炸与冲击动力学实验教学内容以更好地实现《爆破工程》课程教学目标。针对学生缺乏在爆破工程方面的冲击动力学理论知识和实验基础等问题，将分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB）实验技术和二维平板爆破（Two-Dimensional Plate Blasting，TDPB）实验技术应用于《爆破工程》的实践教学中。介绍了SHPB和TDPB的实验系统组成和实验计算原理；设计了岩石材料的SHPB冲击压缩实验课程内容和TDPB中心起爆实验课程内容；分析了SHPB实验下砂岩材料的动态力学行为与能量演化特征和TDPB实验下类砂岩材料的应变波演化与动力损伤破裂行为机理；引导了学生对岩石冲击动力学关键问题的深入讨论。教学实践效果表明：通过采用SHPB和TDPB实验课程与《爆破工程》理论课程相结合的教学模式，锻炼了学生的理论实践能力，提升了学生的科研探索水平，增进了学生的团队协同互助意识，实现了《爆破工程》课程教学目标。