基于XFEM的切槽炮孔定向断裂爆破数值模拟

 应用ABAQUS 扩展有限元（XFEM）模拟了切槽炮孔定向断裂爆破时爆生裂纹沿切槽方向和非切槽方向的起裂、扩展和止裂。结果表明：切槽方向爆生裂纹的起裂时间比非切槽方向早10 μs;裂纹扩展速度较非切槽方向具有明显的阶段性,可分为加速扩展、失稳扩展和减速扩展3 个阶段;裂纹的止裂时间比非切槽方向晚60 μs。在裂纹扩展阶段,切槽方向在失稳扩展阶段爆生裂纹的平均速度为1343 m/s,非切槽方向爆生裂纹的平均速度为600 m/s,仅为切槽方向爆生裂纹平均速度的44%,说明切槽有利于爆炸能量释放,增加爆生裂纹的扩展速度。切槽方向和非切槽方向爆生裂纹扩展的平均距离分别为124 mm 和45 mm,说明切槽对爆生裂纹的扩展有明显的导向作用。XFEM 能够正确模拟切槽爆破爆生裂纹的扩展,具有广阔的应用前景。     

螺旋切槽孔松动爆破数值分析

应用ANSYS程序,对螺旋切槽孔松动爆破进行空间弹性和弹塑性的数值分析,得到:1)在螺旋切槽孔内应力分布是不均匀的,在切槽尖端附近,有集中拉应力作用;2)在整个螺旋切槽孔内存在拉压间隔分区,在距离切槽尖端较远处,应力变化较慢,而在距切槽尖端较近处,应力变化急剧增加;3)通过弹塑性分析,塑性区在切槽尖端产生,随着荷载加大,塑性区面积在切尖扩大并向切尖方向发展.因此,裂纹在切槽尖端产生,裂纹的扩展方向也是塑性区的继续扩展的方向,即沿切槽尖端方向扩展.     

螺旋切槽孔松动爆破参数

在螺旋切槽孔松动爆破机理研究的基础上，为避免爆炸冲击波对孔壁的破碎，采用不耦合装药方式，同时对其爆破参数加以分析研究，获得理论计算式，并得到爆破裂纹的宽度、裂纹扩展长度、爆破块度等的表达式。分析了爆破效果与螺旋升角、切槽角的关系，在岩石破碎中，为获得合理块度的爆破方案提供依据。     

切槽爆破断裂应力强度因子及其装药量的确定

本文首先用脆性介质宏观断裂力学理论讨论了Ｖ型对称双切槽炮孔爆破的断裂机理，确定出切槽尖端介质中的断裂韧度和抗压、抗拉强度，导出使岩石沿切槽方向理想断裂所需的爆生气体作用于孔壁的最小压力和允许的爆生气体作用于孔壁的最大压力，从而提出切糟爆破炮孔装药量的合理范围。     

高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破模型

基于水射流独特的切割优势提出了高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破的新方法,实验研究了高压水射流切割煤岩体所形成缝槽的断口形貌并建立了其几何模型.在此基础上,基于断裂力学理论同时结合Westergaard方法,确定了复变函数,进而推导出爆生气体准静态作用下射流螺旋切槽孔的应力场公式,得到了射流螺旋切槽孔缝槽尖端应力强度因子计算公式,并分析了高压水射流切槽辅助松动爆破松动效应.最后,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对该模型进行了验证,结果符合较好.     

切槽放顶法在沿空留巷地压控制中的应用

切槽放顶法——控制爆破局部切槽放顶技术,能经济地实现空场的小型化及其与深部开采系统的隔离,消除大规模顶板冲击地压隐患,并使顶板应力向有利于安全生产的方向重分布。研究了鸡西矿业集团沿空留巷的地压显现特征,应用切槽放顶法调整了沿空留巷的地压,确保了安全生产,并带来了明显经济效益。     

切槽爆破技术在赛马花岗石矿的试验

目前国内中小型石材矿山大多采用钻孔爆破法和钻孔打楔法进行石材开采和大块料石分割。为了充分利用自然资源,降低开采时原石损失,提高料石出荒率,提高矿山生产能力,作者将切槽爆破新工艺在辽宁省凤城县赛马花岗石矿进行了小规模的工业试验。试验取得了良好的效果。将此试验的结果与该矿原用的开采、分割方法进行了比较,得出的结论是:切槽爆破法开采、分割天然建筑石材值得在全国中小型石材矿山推广使用。     

爆炸载荷作用下刻槽炮孔动态裂纹扩展规律

基于准静态爆生气体膨胀和岩石断裂力学理论，建立了不耦合装药刻槽爆破时的脆性断裂爆破模型。对刻槽炮孔内爆生气体压力、临界压力和应力强度因子进行了分析计算，从而得出了刻槽炮孔裂缝在扩展过程中，包括启裂、止裂条件、启裂方向、扩展长度和裂缝扩展速度等的变化规律。此外，论文还对刻槽爆破时的动态效应进行了初步探讨，根据分析结果在大理石切割爆破中进行了刻槽试验，并和普通光面爆破效果进行了比较。     

U形切槽梁的应力集中系数及材料测试新方法

用有限元分析得到单边U形切槽梁纯弯曲的应力集中系数,该应力集中系数随切槽宽度增加而急剧减小;随切槽深度增加先增加而后减小,最大值发生在切槽深度与梁高之比α=a/h=0.2附近,改进和扩展了现有应力集中系数手册中的有关数据.另外对U形切槽梁承受三点弯曲的应力集中系数在深切槽段即无量纲化切槽深度α=0.8～1.0也补充了相应数据.基于利用本文得到的U形切槽梁应力集中系数值,提出采用变化切槽根部圆角半径的纯弯曲或三点弯曲U形切槽梁,同时测试准脆性材料拉伸强度σt和断裂韧度KIC的一种新方法.     

切槽机建模及其工作过程模拟

介绍 3D Studio MAX制作的一般过程 ,以 YD41 40型切槽机的 CAD为基础 ,利用该软件为切槽机建立模型 ,并对其工作过程进行动态模拟 .通过建模和动态仿真 ,检验和校正了切槽机 CAD设计中的一些不足     

南堡盐场水塔爆破拆除中一些问题的探讨

城市内用爆破法拆除构筑物,具有其它方法无可比拟的优点。对在设计、施工中,合理地确定爆破参数、避免或最大限度地消除“公害”在爆破中的出现,从实践和理论上进行了剖析。     

急倾斜薄矿脉深孔落矿工艺参数优化

针对金厂沟梁金矿18#急倾斜薄矿脉开展高效采矿技术研究,完成了4种采矿方法的经济技术比较,优选深孔爆破的无底柱分段崩落法进行开采.提出薄矿脉深孔爆破高效采矿技术成功实施的两个关键问题:脉外采准工程稳定性和薄矿脉爆破夹制作用.设计采用"之字形"和"梅花形"两种布孔方式来克服爆破的夹制作用.依据库兹涅佐夫公式、坎宁安爆破指数计算了相应爆破设计参数的罗辛-拉姆勒(R-R)块度分布,预测爆破后的平均块度约为10 cm.基于FLAC3D分析了分段运输巷道等脉外采准工程的稳定性,结果表明,脉外运输巷道位于凿岩巷道6 m之外即可保证采准工程的稳定.     

爆破烟尘絮凝净化方法

依据胶体脱稳原理 ,利用爆破烟尘气溶胶的特性 ,在工程爆破使用的炸药中添加絮凝剂和发泡助凝剂 ,使爆烟气溶胶中的部分微粒先相互“架桥”絮凝成许多蛛网状胶团 ,又与随后生成的泡沫粘结成捕尘“网”再去捕集其余的微粒 ,在爆烟的内部自发地完成捕尘过程 ,从而取得了较好的除尘净化效果 图 3,表 1 ,参 1 8     

Precision blasting excavation of rock face beam in underground hydropower station under complex geological conditions

To deal with the construction difficulties of Xiangjiaba underground hydropower station, such as complex geological conditions, narrow rock bench, high loading, high quality requirements and urgent time limit, the project adopted the concept of precision blasting. The explosive energy and rock mass fragmentation were well controlled by taking reasonable excavation sequence, designing steel pipe drilling frame, the ad- ditional techniques of double layer smooth blasting, evenly micro charge, staggered arrangement of boreholes and pre-stressed anchors. These technologies ensured the excavation quality of the rock face beam, achieving successful blasting results： Semi hole ratio was 100 % in Ⅱ surrounding rock, 99.2 % in Ⅲ surrounding rock and 90 % - 97.3 % in Ⅳ surrounding rock; underbreak was avoided and the average backbreak was only 2.9 cm; the unevenness was 0 - 4 cm; the influence depth of blasting and unloading was 0.2 - 0.7 cm.     

爆破漏斗实验及动力作用分析

介绍了爆破漏斗的实验设计和实验方法,并对实验结果进行了分析。通过实验,得到了药包在模型煤层介质中的爆破漏斗参数和产生松动爆破时的临界埋兴。基于爆炸动力学理论,得出了药包爆炸裂隙区半径的计算与药卷临界埋藏深度基本吻合的结论,从而证明了“三区”理论计算式的正确性,为特定条件下爆破工程控制参数的设计提供了理论依据。     

数字激光高速摄影系统及其在爆炸光测力学实验中的应用

 为解决爆炸光测力学中的高速数据采集问题,建立了基于泵浦激光器和Fastcam-SA5 数字高速相机的数字激光高速摄影系统,并应用于爆炸载荷下的焦散线实验、光弹性实验和纹影实验。结果显示,该数字激光高速摄影系统真实记录了爆生裂纹扩展情景、裂纹尖端焦散斑、光弹模型试件表面等差线条纹,以及切缝药包产生的冲击波在空气中的传播过程;清晰的数字照片验证了该数字激光高速摄影系统的可行性和先进性,实现了"一套系统,多种实验",丰富了爆炸光测力学的测试手段及应用范围。     

爆破振动频率影响因素分析

为了分析影响爆破振动频率的各个因素，为结构物爆破振动安全评价提供可推依据。通过现场爆破振动测试，结合实际分析了频率在爆破振动中的作用，并分析了结构物爆破振动响应的频谱特性，发现爆炸能量、起爆段数、距离以及传播介质对爆破振动频率都有不同程度的影响。通过对爆破振动频率影响因素的分析，指出在爆破振动的测试分析中应充分注意到爆破条件和测试条件的变化。     

土岩复合地层条件下爆破振速衰减模型优选

随着城市化进程的加快,地下工程建设日益增多,爆破施工是较常见的一种施工工法,对周围建筑物和已有线路的影响较大.爆破药量、爆心距和高程差等因素的不同都会使爆破振速产生较大的差异,造成不可挽回的影响.为了优选更合理的爆破振速衰减模型对预测爆破振动效应,以青岛地铁某线施工为背景,采用多段爆破的爆破方式,设置多个监测点记录爆破振速,对比分析不同爆破振速预测模型效果和适用性,并在此基础上进行模型优化.结果表明:爆破振动在地面传播过程中空洞效应的影响较大;爆破振动效应是多种因素综合作用的结果,模型涉及因素越多,则爆破振速预测模型的结果与实测值越接近;根据空洞效应建立的分段预测模型能有效地预测爆破振动在地面的衰减规律,可被类似工程借鉴.面对复杂的爆破施工场地,应根据条件进行爆破振速衰减模型的选择.     

爆破振动传播规律的实验研究

根据场地爆破振动波的传播原理与耗散规律,设计了单孔爆破、双孔延期爆破和三孔延期爆破试验。首先研究了单孔爆破在控制药量变化和传播距离变化下的振速峰值变化规律,利用萨道夫斯基公式反推场地的爆破振动参数,通过爆破振动参数可以预测爆破施工中任意点的爆破振动速度峰值;其次通过单孔爆破数据比较分析了影响振速的因素,以此来修正理论计算的值;最后研究了双孔和三孔在不同延期时间下爆破,得出了爆破振动波的叠加规律;并通过分析延期与振速关系得出爆破最佳的延期时间。     

复杂环境条件下的逐孔松动爆破技术试验研究

采用逐孔松动爆破方法解决复杂环境条件下土石方爆破对振动、飞石等危害有严格要求的难题,并在小径湾华润大学土石方爆破开展现场试验研究.依据爆破方案、岩体工程条件与周围环境,合理选择爆破参数和装药结构,计算确定了孔间微差时间和排间微差时间,采用电子雷管V形爆破网络起爆.试验结果表明,采用电子雷管逐孔松动爆破方法,显著降低了爆破振动,现场无飞石,爆堆规整,能适用周边环境复杂的土石方爆破.