lsdyna隧道爆炸事故分析

2017-09-02  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

2012年12月25日14時40分左右,中國中鐵隧道集團公司六標項目部第六分部,在南呂梁山隧道1#斜井正洞進口右線違規銷毀爆炸器材,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1260 km,設計時速120 km/h。西起山西呂梁瓦塘站,東至山東日照南站,為國家Ⅰ級雙線鐵路。南呂梁山隧道進口端位于蒲縣境內,出口端位于臨汾市堯都區與洪洞縣交界處,設計為雙洞單線隧道,線間距30 m。六分部承擔南呂梁山隧道1#、2#斜井及相應正洞施工。南呂梁山隧道為雙線單洞上下分離式隧道,左線全長23443 m,右線全長23469.7 m。其中,1#斜井長2507 m,2#斜井長2757 m,正洞左、右線各9343 m。兩單線隧道按500m間距設一聯絡通道。

隧道采用鉆爆法施工,其中Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面開挖法施工,Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用臺階法施工。

2 事故經過

事故發生前1#斜井工區右線僅剩一個開挖循環即到達預定里程,剩余部分由其他工區施工。

2012年12月25日上午11時30分左右,因2號炸藥庫房庫存剩余的火工品還有14000 m導爆索,4000 m導爆管、部分毫秒雷管和炸藥要全部進行清理,作業一隊工作人員違規將14000 m導爆索、4000 m導爆管和其他爆炸物品運至洞內,并將導爆索運到隧道右線掌子面后方約35m處卸下。工作面除了領工員、班長、副班長外,其他人員已經撤離。隨后,由領工員和班長將導爆索搬運至開挖工作面附近擺放。

14時05分,發出了放哨警戒信號,14:40左右發生爆炸,造成隧道內8人死亡、5人受傷。

3理論計算

3.1 爆源點確認

經勘查分析,28箱14000 m導爆索堆放處,即此次事故的爆源點。

3.2 爆炸物數量及其TNT當量

2012年12月25日當日在南呂梁山隧道1#斜井正洞右線進口DK301+174.6參與爆炸銷毀的爆炸物有:導爆索14000 m,導爆管4000 m,折合炸藥TNT當量232.6 kg。

4有限元模型建立

在hypermesh中建立有限元模型,隧道結構如下圖所示:

網格劃分如下圖所示,主要處理兩平行隧道和交叉處隧道的網格:

交叉處網格劃分

端面網格劃分

單元總數為2105900,節點數為1988982,單元數多主要耗內存,內存建議在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力1號單元算法,空氣和炸藥采用11號ale算法,炸藥尺寸通過炸藥密度以及質量確定下來,對空氣進口處和出口處通過set_segment和boundary_non_reflection關鍵字組合定義無反射邊界條件,空氣和炸藥通過*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP關鍵字綁定在一個單元算法里面,通過*initial_detonation設定起爆點和起爆時間,隧道壁和空氣炸藥之間采用共節點耦合。通過*control_ternimition設定起爆時間為1.5s,模型單位制選擇cm-g-us-mbar.

5有限元結果分析

不同時刻空氣壓力云圖如下圖所示:

選取隧道內不同位置點進行壓力分析:

當爆破壓力大于30kpa時對人會造成危害,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,距離爆破源越遠壓力峰值逐漸遞減,所標示的點壓力峰值最小在30Kpa左右,所標示點亦為爆破所造成人員傷亡處。

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