lsdyna隧道爆炸事故分析

2017-09-02 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

引言

2012年12月25日14時(shí)40分左右,中國(guó)中鐵隧道集團(tuán)公司六標(biāo)項(xiàng)目部第六分部,在南呂梁山隧道1#斜井正洞進(jìn)口右線違規(guī)銷毀爆炸器材,造成8人死亡,5人受傷。

1 工程概況

山西中南部鐵路通道,線路全長(zhǎng)1260 km,設(shè)計(jì)時(shí)速120 km/h。西起山西呂梁瓦塘站,東至山東日照南站,為國(guó)家Ⅰ級(jí)雙線鐵路。南呂梁山隧道進(jìn)口端位于蒲縣境內(nèi),出口端位于臨汾市堯都區(qū)與洪洞縣交界處,設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道,線間距30 m。六分部承擔(dān)南呂梁山隧道1#、2#斜井及相應(yīng)正洞施工。南呂梁山隧道為雙線單洞上下分離式隧道,左線全長(zhǎng)23443 m,右線全長(zhǎng)23469.7 m。其中,1#斜井長(zhǎng)2507 m,2#斜井長(zhǎng)2757 m,正洞左、右線各9343 m。兩單線隧道按500m間距設(shè)一聯(lián)絡(luò)通道。

隧道采用鉆爆法施工,其中Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面開挖法施工,Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工。

2 事故經(jīng)過(guò)

事故發(fā)生前1#斜井工區(qū)右線僅剩一個(gè)開挖循環(huán)即到達(dá)預(yù)定里程,剩余部分由其他工區(qū)施工。

2012年12月25日上午11時(shí)30分左右,因2號(hào)炸藥庫(kù)房庫(kù)存剩余的火工品還有14000 m導(dǎo)爆索,4000 m導(dǎo)爆管、部分毫秒雷管和炸藥要全部進(jìn)行清理,作業(yè)一隊(duì)工作人員違規(guī)將14000 m導(dǎo)爆索、4000 m導(dǎo)爆管和其他爆炸物品運(yùn)至洞內(nèi),并將導(dǎo)爆索運(yùn)到隧道右線掌子面后方約35m處卸下。工作面除了領(lǐng)工員、班長(zhǎng)、副班長(zhǎng)外,其他人員已經(jīng)撤離。隨后,由領(lǐng)工員和班長(zhǎng)將導(dǎo)爆索搬運(yùn)至開挖工作面附近擺放。

14時(shí)05分,發(fā)出了放哨警戒信號(hào),14:40左右發(fā)生爆炸,造成隧道內(nèi)8人死亡、5人受傷。

3理論計(jì)算

3.1 爆源點(diǎn)確認(rèn)

經(jīng)勘查分析,28箱14000 m導(dǎo)爆索堆放處,即此次事故的爆源點(diǎn)。

3.2 爆炸物數(shù)量及其TNT當(dāng)量

2012年12月25日當(dāng)日在南呂梁山隧道1#斜井正洞右線進(jìn)口DK301+174.6參與爆炸銷毀的爆炸物有:導(dǎo)爆索14000 m,導(dǎo)爆管4000 m,折合炸藥TNT當(dāng)量232.6 kg。

4有限元模型建立

在hypermesh中建立有限元模型,隧道結(jié)構(gòu)如下圖所示:

網(wǎng)格劃分如下圖所示,主要處理兩平行隧道和交叉處隧道的網(wǎng)格:

交叉處網(wǎng)格劃分

端面網(wǎng)格劃分

單元總數(shù)為2105900,節(jié)點(diǎn)數(shù)為1988982,單元數(shù)多主要耗內(nèi)存,內(nèi)存建議在12G以上,單元基本尺寸為25cm,其中隧道壁采用剛性shell163,空氣和炸藥采用solid164,單元算法隧道壁采用常應(yīng)力1號(hào)單元算法,空氣和炸藥采用11號(hào)ale算法,炸藥尺寸通過(guò)炸藥密度以及質(zhì)量確定下來(lái),對(duì)空氣進(jìn)口處和出口處通過(guò)set_segment和boundary_non_reflection關(guān)鍵字組合定義無(wú)反射邊界條件,空氣和炸藥通過(guò)*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP關(guān)鍵字綁定在一個(gè)單元算法里面,通過(guò)*initial_detonation設(shè)定起爆點(diǎn)和起爆時(shí)間,隧道壁和空氣炸藥之間采用共節(jié)點(diǎn)耦合。通過(guò)*control_ternimition設(shè)定起爆時(shí)間為1.5s,模型單位制選擇cm-g-us-mbar.

5有限元結(jié)果分析

不同時(shí)刻空氣壓力云圖如下圖所示:

選取隧道內(nèi)不同位置點(diǎn)進(jìn)行壓力分析:

當(dāng)爆破壓力大于30kpa時(shí)對(duì)人會(huì)造成危害,因此可以看出自爆破處到斜巷以及斜巷子處壓力均大于30Kpa,距離爆破源越遠(yuǎn)壓力峰值逐漸遞減,所標(biāo)示的點(diǎn)壓力峰值最小在30Kpa左右,所標(biāo)示點(diǎn)亦為爆破所造成人員傷亡處。

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