混凝土烟囱爆破拆除工程教学的虚拟仿真实验建设

摘要

工程爆破教学中，拆除爆破构筑物建模周期长，单次实验费用消耗高，短期内无法重复实验。另外，实验本身瞬态不可逆，且危险性高，不利于近距离观察与学习。针对爆破拆除工程中实验教学的难点问题，从虚拟仿真教学实验的设计方案出发，建立了虚拟仿真教学实验平台系统。首先通过“倾倒方案选择”和“切口设计”两个环节的互动操作，让学习者掌握倾倒方案选择的依据以及爆破切口的设计方法，理解切口形状、导向窗与定向窗等爆破切口设计内容。根据烟囱倾倒的力学原理，分析切口设计要满足应力条件，熟悉受拉区、受压区以及中性轴知识，掌握切口截面应力极值的计算公式以及强度条件的应用；其次，通过“爆破参数设计”让学习者参与炸药单耗、炮孔参数及起爆网路的设计与连线，正确选择孔内外雷管段别；随后，学习者通过“安全校核”与“减震措施布置”两个环节的交互学习，掌握数据采集的步骤，学习安全校核的方法以及设置控制爆破负面效应的措施；最后，学习者进入“爆破现场”模块并亲身体会现场起爆操作过程，通过参与设计、组织施工中的每个步骤，并逐渐建立对爆破作业流程的认知。另外，实验系统对于每个模块都设置有知识介绍，便于学习者自主学习。虚拟仿真实验平台的建设不仅优化了教学方法，而且提高了教学质量，同时丰富了工程爆破实验教学特色与创新思路。

关键词

爆破拆除 / 混凝土烟囱 / 虚拟仿真实验 / 教学设计 / 力学教学改革

基金资助

武汉科技大学教学改革项目“省属高校爆炸力学特色专业人才培养虚拟仿真教学研究与实践”(2021X029); 教育部产学合作协同育人项目“烟囱爆破及其倒塌力学分析虚拟仿真实验”(202101003025); 湖北省虚拟仿真实验一流本科课程“烟囱倒塌力学及爆破拆除虚拟仿真实验”(202108)