前言

拆除爆破是在清除二战遗留建筑物的背景下兴起的。目前，在城市改建、扩建过程中，拆除爆破以其快捷、简便以及显著的社会效益和经济效益受到重视，并在拆除市场占据重要的位置，已成为拆除业中最具竞争力的方法之一。在国内，建（构）筑物尤其是高层建筑物的拆除，主要采用拆除爆破技术。据不完全统计，我国每年进行的拆除爆破工程达数千项。面对广阔的市场，拆除爆破技术的相关理论研究及工程实践已经越来越受到人们的重视。

因为拆除爆破的对象千差万别，作业环境又大多在城市闹市区，所要实现的爆破效果与常规的以破碎岩土介质为目的的爆破有着本质上的区别，除了要遵循一般常规爆破的爆轰原理、介质破碎机制外，还要分析结构倒塌机制、倒塌的复杂动力学过程以及有害效应等问题。目前，拆除爆破的理论研究远远不能满足工程实践的需要，原因在于：①炸药的爆轰与结构构件的局部破坏过程的描述在理论上还不成熟；②缺乏有效的理论模型模拟结构倒塌的复杂力学过程；③有害效应的预测与控制的理论依据不足等。

近年来，我国爆破工作者在拆除爆破理论研究与工程实践方面做了大量工作，但是对于建筑物的倾倒、解体形式和触地振动等技术问题的理论研究还处于发展阶段，在理论上有待于进一步完善，而通过计算机数值模拟来优化、选择设计参数并对设计结果进行验证，无疑是一个经济有效的方法。同时，将计算机模拟技术应用于建筑物拆除爆破，不仅可以了解问题的结果，而且可连续地、动态地、重复地描述事物的发展规律，了解结构整体倒塌与局部断裂破坏的详细过程。此外，还可以把模拟结果中反映的信息反馈给爆破设计，从而修正、完善爆破设计方案，因此拆除爆破数值模拟技术的研究具有重要的工程应用价值。

拆除爆破的数值模拟是按照特定的数学或物理模型，利用计算机进行过程模拟的研究方法，拆除爆破的数值模拟应该满足以下几个方面的要求：①可以描述结构构件的局部破坏与整体结构的失稳；②可以预测爆破效果，如爆堆高度、前冲距离、后坐距离等；③可以根据模拟结果优化爆破设计；④模拟和再现结构倒塌过程。

拆除爆破多在闹市区进行，如何有效控制爆破有害效应是拆除爆破成功与否的关键因素之一。在各种爆破有害效应中，结构触地振动效应与粉尘的预防与控制是拆除爆破工程中不容回避的重要问题，但在施工中还缺乏可靠的控制依据，是目前拆除爆破领域研究的热点问题之一。

作者从事工程爆破实践与理论研究工作近30年，成功实施各类爆破工程近千项；在科技创新和理论研究方面，先后针对复杂环境下建（构）筑物的拆除爆破技术、100m以上高烟囱双向折叠定向倾倒拆除爆破综合技术、拆除爆破结构倒塌数值模拟技术、爆破有害效应预防等进行了系统研究，取得了一定的成果。拆除爆破的理论研究内容与形式十分浩繁，涉及到多个学科，并且处于不断发展之中，本书的写作意图是总结作者在拆除爆破数值模拟领域的理论研究成果和工程实践经验，希望为该领域的深入研究起到抛砖引玉的作用。

本书共分为4篇，14章，核心内容为拆除爆破数值模拟方法、有害效应预防及典型工程实例。

第一篇介绍了国内外拆除爆破理论与实践研究的现状及发展趋势。

第二篇介绍了有限元、离散元、DDA、多刚体动力学等数值模拟方法及模拟实例。其中重点介绍了最新的研究成果——离散元框架内的网格实体模型（SLM, solid lattice model）。由于建筑物爆破拆除过程中结构经历由相对连续到离散破碎的全过程，有限单元法和离散单元法等传统数值方法对于模拟结构倒塌全过程都存在一定局限性，只能对此过程的某一阶段或某个现象进行分析与研究。为此，作者在离散单元法的基础上，耦合有限单元法中的梁单元形成了网格实体模型，并开发了模拟软件SLM-DEM。同时，为了书稿的完整性，也介绍了该领域同行的研究工作，如数值模拟的DDA法等。

第三篇阐述了拆除爆破有害效应预防的两个热点问题：触地振动效应与粉尘控制。

第四篇介绍了作者主持完成的具有代表性的12项拆除爆破工程。目的是把作者长期积累的施工经验与技巧与读者分享。

目前关于拆除爆破方面的书籍很多，但大多针对工程设计与施工过程。作为系统介绍拆除爆破数值模拟技术的专著，本书的特点是以专题的形式介绍作者在拆除爆破数值模拟领域的研究成果，每部分内容自成体系又相辅相成。本书可作为拆除爆破同行、大专院校的学者、研究生及相关领域科技工作者的参考书。

本书在撰写过程中得到了钱七虎院士、冯叔瑜院士、汪旭光院士的悉心指导和热情帮助，钱七虎院士在百忙之中还为本书作序，武汉大学卢文波教授对书稿亦提出了许多宝贵意见，在此一并向他们表示诚挚的谢意！

在本书的撰写过程中，参阅了国内外相关领域的大量文献，在此向所有论著的作者表示由衷的感谢！

由于数值模拟技术在拆除爆破领域的研究尚不深入，加之作者水平有限，书中难免有错误或不妥之处，敬请读者批评指正。

2008年10月于武汉