[发明专利]水下爆破的柔性复合气幕减震防护装置

说明书

技术领域

本发明涉及工程爆破技术领域，尤其涉及一种水下爆破作用下的柔性复合气幕减震防护装置。

背景技术

水下爆破广泛应用于：围堰拆除、港口航道疏浚、水下基础开挖、爆破夯实及软基处理、爆破筑堤、岩塞爆破等领域。与在空气和岩体中的爆破显著不同，水下爆破冲击波超压峰值高、衰减慢、波及范围广，对邻近水中建筑物的破坏效应严重。当前，国内外对陆上爆破震动衰减规律及安全控制标准已有较多的研究和总结，但对水下爆破方面的成果尚比较欠缺。随着工程规模的扩大以及实施条件的日益复杂，在进行水下爆破施工时，必须充分评价爆破震动影响，采取有效的减震和防护措施。

水一般被视为不可压缩的连续介质，对冲击波的吸收、衰减作用非常有限，而气体的可压缩性好，是一种理想的水下减震途径。早期的气泡帷幕减震由加拿大的Adolph首先提出，并应用于Ortario水电站的水下爆破施工减震。其基本思想是：通过向水下通入高压气体形成不断上升、浓密的气泡帷幕，冲击波通过气泡帷幕时的动能被转化为受压缩气泡的内能，冲击波压力有所衰减。进一步的研究表明，气泡帷幕对水中冲击波中间震动频率部分的能量有较好的衰减效果，对低频和高频部分的衰减效果并不理想，对于比冲量和比能等积分特性参量的衰减作用更为有限，这是由于气泡缺乏有效约束，低频冲击下很容易分散溃灭或平动，吸收能量的效果下降。另一方面，在地震工程领域，有学者提出在大坝上游面附设混凝土空腔、钢圆筒等装置，并在混凝土空腔和钢圆筒中储存气体，以形成间断性的气幕，来降低地震情况下坝体上游面的附加动水压力。但是地震动水压力荷载的输入机制与水下爆破冲击有显著的不同。

综上所述，当进行水下爆破施工时，对于爆源附近的水下建筑物尚没有合适、便捷、高效的水下减震防护装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种水下爆破的柔性复合气幕减震防护装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种柔性复合气幕减震防护装置，其特征在于，它包括：柔性复合气幕、配重和悬挂拉索;其中，柔性复合气幕的上下边各具有若干个吊环，柔性复合气幕的上边通过吊环与悬挂拉索相连，柔性复合气幕的下边通过吊环与配重相连。

进一步地，所述柔性复合气幕包括：气腔、柔性气幕面层、纵向增强纤维帘线、横向增强纤维帘线和气腔侧壁。气腔在柔性气幕面层内，纵向增强纤维帘线和横向增强纤维帘线在柔性气幕面层上，气腔侧壁在相邻气腔之间。

本发明的有益效果是：本发明水下爆破的柔性复合气幕减震防护装置体现了对水下爆炸冲击采取以柔克刚的思想，由于该装置具有高韧性、大压缩能力、安装便捷等特点，能够显著减轻水下爆破冲击波，对被保护对象起到较好的防护作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为柔性复合气幕局部剖面图；

图中，柔性复合气幕1、吊环2、配重3、悬挂拉索4、气腔5、柔性气幕面层6、纵向增强纤维帘线7、横向增强纤维帘线8、气腔侧壁9。

具体实施方式

水下工程爆破中需要重点保护的对象主要是桥墩、码头、大坝、堤岸等，一般为非接触爆破情况。对于非接触爆破，有条件在爆源与被保护对象之间设置减震防护装置。根据水下爆破冲击波的特点，本发明的减震原理如下：（1）柔性复合气幕防护装置具有较大的可压缩性，可以通过防护装置的压缩变形来吸收冲击能量；（2）水下爆破冲击波与防护装置之间存在着明显的流固耦合相互作用，采用柔性的防护装置有助于通过流固耦合相互作用，减小作用于防护装置上的爆破冲击荷载；（3）防护装置的本身具有足够的韧性和抗大变形的能力，在水下爆破冲击荷载下不至于被破坏；（4）防护装置比较轻便，在进行工程现场安装时应比较方便。

基于上述水下爆破减震防护的原理，本发明水下爆破的柔性复合气幕减震防护装置如图1所示，包括柔性复合气幕1、配重3和悬挂拉索4，其中，柔性复合气幕1的上下边具有若干个吊环2，柔性复合气幕1的上边通过吊环2与悬挂拉索4相连，柔性复合气幕1的下边通过吊环2与配重3相连。吊环3上固定或悬挂配重4，可使柔性复合气幕1在水中能够伸展并具有一定的预张力。悬挂拉索5一端与吊环2相连，另一端固定于水面以上。总体上通过悬挂拉索5使柔性复合气幕1悬挂在水中。