lsdyna隧道爆炸事故分析

2017-09-02  by:CAE仿真在线  来源:互联网

引言

2012年12月25日14时40分左右,中国中铁隧道集团公司六标项目部第六分部,在南吕梁山隧道1#斜井正洞进口右线违规销毁爆炸器材,造成8人死亡,5人受伤。

1 工程概况

山西中南部铁路通道,线路全长1260 km,设计时速120 km/h。西起山西吕梁瓦塘站,东至山东日照南站,为国家Ⅰ级双线铁路。南吕梁山隧道进口端位于蒲县境内,出口端位于临汾市尧都区与洪洞县交界处,设计为双洞单线隧道,线间距30 m。六分部承担南吕梁山隧道1#、2#斜井及相应正洞施工。南吕梁山隧道为双线单洞上下分离式隧道,左线全长23443 m,右线全长23469.7 m。其中,1#斜井长2507 m,2#斜井长2757 m,正洞左、右线各9343 m。两单线隧道按500m间距设一联络通道。

隧道采用钻爆法施工,其中Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面开挖法施工,Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工。

2 事故经过

事故发生前1#斜井工区右线仅剩一个开挖循环即到达预定里程,剩余部分由其他工区施工。

2012年12月25日上午11时30分左右,因2号炸药库房库存剩余的火工品还有14000 m导爆索,4000 m导爆管、部分毫秒雷管和炸药要全部进行清理,作业一队工作人员违规将14000 m导爆索、4000 m导爆管和其他爆炸物品运至洞内,并将导爆索运到隧道右线掌子面后方约35m处卸下。工作面除了领工员、班长、副班长外,其他人员已经撤离。随后,由领工员和班长将导爆索搬运至开挖工作面附近摆放。

14时05分,发出了放哨警戒信号,14:40左右发生爆炸,造成隧道内8人死亡、5人受伤。

3理论计算

3.1 爆源点确认

经勘查分析,28箱14000 m导爆索堆放处,即此次事故的爆源点。

3.2 爆炸物数量及其TNT当量

2012年12月25日当日在南吕梁山隧道1#斜井正洞右线进口DK301+174.6参与爆炸销毁的爆炸物有:导爆索14000 m,导爆管4000 m,折合炸药TNT当量232.6 kg。

4有限元模型建立

在hypermesh中建立有限元模型,隧道结构如下图所示:

网格划分如下图所示,主要处理两平行隧道和交叉处隧道的网格:

交叉处网格划分

端面网格划分

单元总数为2105900,节点数为1988982,单元数多主要耗内存,内存建议在12G以上,单元基本尺寸为25cm,其中隧道壁采用刚性shell163,空气和炸药采用solid164,单元算法隧道壁采用常应力1号单元算法,空气和炸药采用11号ale算法,炸药尺寸通过炸药密度以及质量确定下来,对空气进口处和出口处通过set_segment和boundary_non_reflection关键字组合定义无反射边界条件,空气和炸药通过*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP关键字绑定在一个单元算法里面,通过*initial_detonation设定起爆点和起爆时间,隧道壁和空气炸药之间采用共节点耦合。通过*control_ternimition设定起爆时间为1.5s,模型单位制选择cm-g-us-mbar.

5有限元结果分析

不同时刻空气压力云图如下图所示:

当爆破压力大于30kpa时对人会造成危害,因此可以看出自爆破处到斜巷以及斜巷子处压力均大于30Kpa,距离爆破源越远压力峰值逐渐递减,所标示的点压力峰值最小在30Kpa左右,所标示点亦为爆破所造成人员伤亡处。

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