黄土中爆炸挤密实验与数值模拟

李海超 魏连雨 常春伟

李海超, 魏连雨, 常春伟. 黄土中爆炸挤密实验与数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(2): 289-294. doi: 10.11883/byzcj-2016-0251
引用本文: 李海超, 魏连雨, 常春伟. 黄土中爆炸挤密实验与数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(2): 289-294. doi: 10.11883/byzcj-2016-0251
LI Haichao, WEI Lianyu, CHANG Chunwei. Experiment and numerical simulation of explosion compaction in loess[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(2): 289-294. doi: 10.11883/byzcj-2016-0251
Citation: LI Haichao, WEI Lianyu, CHANG Chunwei. Experiment and numerical simulation of explosion compaction in loess[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(2): 289-294. doi: 10.11883/byzcj-2016-0251

黄土中爆炸挤密实验与数值模拟

doi: 10.11883/byzcj-2016-0251
基金项目: 

河北省交通运输厅科技计划项目 20140629

详细信息
    作者简介:

    李海超(1969-), 女, 博士研究生, 教授, chang-0117@163.com

  • 中图分类号: O381

Experiment and numerical simulation of explosion compaction in loess

  • 摘要: 为研究爆炸挤密加固技术在黄土中的应用,规避在既有公路上进行大规模爆炸挤密现场实验的风险,验证借助计算机软件进行数值模拟的可行性和可靠性,先设计实施了小型爆炸挤密室外实验,再利用室外实验的材料参数和几何尺寸建立与各实验工况相对应的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,通过将爆腔体积、爆后土壤密度和作用于土壤的峰值压应力3个方面对数值模拟结果和实测结果进行对比,验证了将ANSYS/LS-DYNA用于数值模拟爆炸挤密技术加固黄土的可行性和可靠性,并得出上述三个方面的变化规律,可为根据现场路基状况和几何尺寸进行数值模拟提供借鉴和参考。
  • 图  1  实验用黄土、圆筒和夯实土壤

    Figure  1.  Tested loess, containers and tamping soil

    图  2  放置传感器

    Figure  2.  Placing sensors

    图  3  有限元模型

    Figure  3.  Finite element model

    图  4  工况1的爆腔

    Figure  4.  Explosion cavities of Case 1

    图  5  1/4爆腔体积-时间历程曲线

    Figure  5.  Volume-time curves of 1/4 explosion cavity

    图  6  数值模拟和实测爆腔体积

    Figure  6.  Simulated and experimental volumes of EC

    图  7  土壤密度比较

    Figure  7.  Comparison of soil density

    图  8  土壤峰值压应力比较

    Figure  8.  Comparison of peak pressure on soil

    表  1  土的主要参数

    Table  1.   Key parameters of the soil

    工况 ρ/(g·cm-3) G/MPa K/MPa a0/(108 Pa2) a1/(103 Pa) a2/(10-2)
    1 1.82 43.47 94.19 1.90 5.08 3.40
    2 1.83 40.20 87.11 2.20 5.71 3.70
    3 1.81 41.14 89.14 1.34 4.14 3.21
    4 1.85 37.40 81.04 3.20 7.40 4.27
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    表  2  炸药材料参数

    Table  2.   Parameters of the explosive

    ρ/(g·cm-3) D/(m·s-1) p/GPa A/GPa B/GPa R1 R2 ω E/(J·cm-3)
    1.31 3 200 9.9 214.4 0.182 4.2 0.90 0.150 4 192
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    表  3  空气参数

    Table  3.   Parameters of air

    ρ/(10-3g·cm-3) C0/10-6 C1 C2 C3 C4 C5 C6 E0/(J·cm-3)
    1.293 -1.0 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.0 0.25
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  • [1] 王玉娜, 陈敏, 李清杰.浅谈湿陷性黄土路基设计与处理措施[J].城市道桥与防洪, 2015(4):26-28. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=csdqyfh201504008

    WANG Yuna, CHEN Min, LI Qingjie. Simple discussion on the design and treatment measures of collapsible loess subgrade[J]. Urban Roads Bridges & Flood Control, 2015(4):26-28. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=csdqyfh201504008
    [2] 黄春丽.承朝高速公路路基沉陷机理分析及处理技术探讨[J].黑龙江交通科技, 2012, 35(12):58-60. doi: 10.3969/j.issn.1008-3383.2012.12.041

    HUANG Chunli. Mechanism analysis and treatment technology discussion on the subgrade settlement of Cheng-chao Highway[J]. Heilongjiang Traffic Science and Technology, 2012, 35(12):58-60. doi: 10.3969/j.issn.1008-3383.2012.12.041
    [3] 中华人民共和国交通部. 《公路路基设计规范》: JTGD30-2015[S]. 北京: 人民交通出版社, 2015: 7-10.
    [4] 曲元梅. 公路路基缺陷加固技术的应用研究[D]. 济南: 山东大学, 2006.
    [5] 赵发章. 黄土与湿陷性黄土地区路基加固实验研究[D]. 兰州: 兰州理工大学, 2003. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y547358
    [6] 米海珍, 杨鹏.挤密桩处理湿陷性黄土地基的现场实验研究[J].岩土力学, 2012, 33(7):1954-1956. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_ytlx201207006.aspx

    MI Haizhen, YANG Peng. A field experimental study of compaction piles in collapsible loess foundation[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(7):1954-1956. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_ytlx201207006.aspx
    [7] CHU J, VARAKSIN S, KLOTZ U, et al. Construction processes[C]//Proceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Alexandria, 2009: 3008-3011.
    [8] 国家能源局. 水电水利工程爆破施工技术规范: DL/T 5135-2013[S]. 北京: 中国电力出版社, 2014: 10-12.
    [9] 钱七虎, 王明洋.岩土中的冲击爆炸效应[M].北京:国防工业出版社, 2010:52-54.
    [10] HALLQUIST J O. LS-DYNA theory manual[M]. Livermore: Livermore Software Technology Corporation, 2006:19.21-19.22.
    [11] 杨秀敏.爆炸冲击现象数值模拟[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 2010:335-338.
    [12] DOBRATZ B M, CRAWFORD P C. LLNL explosives handbook-properties of chemical explosives and explosive simulants[R]. Livermore: Lawrence Livermore National Laboratory, University of California, 1985: 8. 21-8. 23.
    [13] Livermore Software Technology Corporation. LS-DYNA keyword user's manual[M]. Livermore: Livermore Software Technology Corporation, 2013, 2:2.64-2.66.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-19
  • 修回日期:  2016-11-16
  • 刊出日期:  2018-03-25

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