吴校良
（广东宏大爆破股份有限公司）
【摘 要】本文介绍了在拆除爆破领域中计算机技术应用的现状，并对专家系统的原理、智能系统的功能和它在烟囱、水塔和楼房爆破拆除中的应用做出了概述。详细的对正向规则推理和类比推理这两种智能系统中的推理机制进行了陈述。
【关键词】爆破拆除；计算机模拟；专家系统；智能系统；正向推理；类比推理
一、爆破的概念、理论和爆破技术的发展
1、爆破的概念
爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门技术。药包或装药在土石介质或结构物中爆炸时，使土石介质或结构物产生压缩、变形、破坏、松散和抛掷的现象，主要用于土石方工程，以及金属建筑物和构筑物的拆除等。研究的范围包括：炸药、火具的性质和使用方法，装药（药包）在各种介质中的爆炸作用，装药对目标的接触爆破和非接触爆破，各类爆破作业的组织与实施。
2、爆破的理论
装药在空气中、水中爆炸作用的理论基础是流体动力学。对于球形、圆柱形和平板状装药，爆炸荷载通常只按一维问题考虑。空气中接触爆破，研究装药爆炸后爆轰波作用于紧贴固壁的压力和冲量。空气中非接触爆破，研究装药对不同距离目标的破坏、杀伤作用。水中爆破，主要研究冲击波、气泡和二次压力波对目标的破坏作用。
3、爆破技术的发展
从20世纪40年代末开始，爆破拆除技术逐渐受到重视，其大多依靠经验公式与一些定性的分析进行设计，而经验公式基本都是在之前的多次爆破试验中所得出的，每一种经验公式都有自己特有的表达形式。不过这种完全依靠经验的设计方法同样存在随机性较大，可靠性差，设计与施工的准备工作过于复杂及参数选取范围过于宽泛等弊端。不适用与缺乏经验的设计人员。用经验公式开展设计只能进行一个较为简略的估算，无法把拆除爆破的力学实质完整反映出来。现在待拆建筑物的所在环境正变得越来越复杂，工程要求也随之提高。正因如此，此方法已很难满足现在的生产要求。但由于计算机技术的进步与发展，促使其更多的在爆破拆除领域中使用，使爆破拆除技术的发展更为科学。
二、爆破拆除领域中计算机模拟技术的应用
计算机模拟爆破是指以计算机为工具，对人们以自我理解为参照五所建立爆破力学模型进行求解。由此可知，爆破模型的建立是计算机模拟爆破的关键。如果以模型的建立方法来区分则可分为经验模型、理论模型以及前两类特点相融合而成的综合模型三种；要以破坏准则为标准的话便可分为强度准则模型与有能量准则两种；按研究对象划分的话就可分为裂隙介质模型及有连续、均质各向同性介质模型两种。计算机模拟爆破作为近几年爆破领域最为先进的技术与方法，已经逐步被人们所重视并开始在爆破拆除的一些领域中运用。
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1、爆破拆除过程的计算机模拟
在对圆筒形高耸构筑物的进行爆破拆除时，能否得到精确的切口尺寸是关键，但是因为每个设计者的实践经验不同会出现多种不同的设计结果，要想知道获悉哪套方案可以得到最理想的爆破效果，使用计算机模拟爆破拆除圆筒形构筑物过程并进行力学分析可以很好的解决这一问题。用计算机对高耸圆筒形构筑物爆破拆除过程进行模拟和力学分析建立的模型为：构筑物每个截面的密度都是均匀的，没有导致一切局部应力聚集的裂缝以及除切口之外的其他缺口存在，圆筒形构筑物可以把烟囱当作参照物，切口位置被截掉材料的质量可以忽略不计。在计算机模拟的过程中，通过分析烟囱倒塌时的受力状态与运动规律，对烟囱倒塌过程作数值求解，可以获得在不同时段烟囱的倾倒角度及位置，有了这些数据便能够将烟囱的爆破过程重现，并对其效果做出分析。另外，在爆破前举行仿真实验一样很主要，经由进程对每一套设计方案下烟囱的倾圮进程举行摹拟，以完成烟囱的爆破设计方案及肯定定向倾倒的延发时候。若以此程序为基础，利用对模型作出改变以完成其他工程爆破过程的（如楼房拆除、土石方爆破等）计算机模拟，这对于爆破技术的进一步提高与爆破设计数据积累都具有重要意义。为了对拆除爆破的机理进行研究，也有人利用计算机摹拟框架结构建筑物的爆破拆除进程。为了便于计算机进行编程，他们大都使用矩阵位移法的计算方法进行模拟，其建立的模型为：在框架结构中，全部荷载由梁柱承担，框架之间的填充墙仅被当做围护和隔断使用，只承受自身重量并没有其他的承重作用。利用这个模型，能够做到对梁、柱失稳破坏与爆高的关系进行模拟计算。
2、砖混结构建筑物爆破拆除预处理的计算机模拟
爆破能否成功的核心便是砖混结构建筑物爆破拆除预处理技术，它不仅关系到能否完成结构物的顺利爆破，还决定了爆破成本的降低与效益的提高。因此有人开始利用结构力学和材料力学的知识来合理的简化砌体结构，对承重墙使用“墙拟柱”的方法，也就是用一段带有半拱洞的墙体拟合成一宽柱来作比拟处理，边界运用铰接方式以表示墙体和其余部分之间的联系，并建立与之对应的计算模型，与有限元计算方法相结合，用FORTRAN语言对有限元优化计算程序（Y-CY）进行编制，并辅以计算机技术，模拟计算了砖混结构建筑物爆破拆除的预处理过程，再通过工程实例验证是否正确并具有可行性，也为工程实践提供了一些理论指导与设计依据。
三、专家系统在爆破拆除领域中的应用
专家系统（ES）是一套拥有专业知识的程序系统，其运用人工智能（AI）技术，参照一个或是同时参照几个专家所提出的特殊领域知识作出推理，对专家作出决定的过程进行模拟来解决需要专家才能解决的复杂问题。专家系统由四部分组成：推理机、知识库、数据库和人机接口。知识库存储了相关知识和专家经验；推理机则是运用知识来解答所提出的问题；数据库作用是将整个过程中所形成的数据保存下来；而人机接口就是负责对基本数据的接收与结论数据的输出。80年代早期，专家系统起头运用在工程爆破傍边，主如果在露天矿的出产爆破钻研中利用。迄今为止，专家系统在露天矿生产爆破方面的应用开始初见成效，不过其在爆破拆除领域的应用才刚刚起步。
四、结语
近几年,我国正在加大对于基础设施建设的投资，需要拆除很多早已废弃的建筑物和构筑物。传统的爆破拆除设计方法大多是每个爆破专家以自己的个人经验和知识水平为设计标准，这也导致此方法没有一个稳定的标准，无法满足目前的爆破需要。不过由于爆破拆除智能设计系统的开发与应用，将会改变这种仅依靠经验来开展拆除爆破设计的情况，创造良好的设计效果和更大的的经济和社会效益。所以说，爆破拆除领域中智能设计系统的应用将会是未来爆破拆除行业发展的主导方向。21世纪是一个社会与经济逐步迈向高度信息化的时代，计算机会在人们生活的各方面应用。而在爆破拆除中，计算机技术的运用才刚起步，所以工程爆破人员必须将计算机技术在爆破拆除中的应用进一步加深，改变过去十几年只靠个人经验来进行爆破的现状，在保证爆破拆除精确性的同时还要将安全意识进一步提高。
参考文献：
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[4]张冀峰.砖混结构建筑物爆破拆除预处理理论与技术的研究［D］.工程兵工程学院，1999
论文作者:吴校良
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年9月供稿
论文发表时间:2016/1/14
标签：模型论文; 计算机论文; 构筑物论文; 烟囱论文; 专家系统论文; 建筑物论文; 经验论文; 《工程建设标准化》2015年9月供稿论文;