双自由面台阶爆破最小理论药包量的计算

从静力学出发,根据弹性力学和结构力学理论,推导出了一个包含岩石和炸药性质、爆破几何参数以及被爆岩石的破碎程度等因素、适用于双自由面台阶爆破的最小理论药包量计算公式     

台阶爆破模型试验下破碎岩石抛掷速度规律分析

为了研究台阶爆破破碎岩石抛掷速度的主要影响因素与变化规律,采用量纲分析法确定破碎岩石抛掷速度的主要影响因素,并借助高速摄影系统与台阶爆破模型试验研究不同影响因素下破碎岩石抛掷速度的变化规律.结果表明：破碎岩石抛掷速度的主要影响因素为炸药单耗、最小抵抗线与炸药量的关系(W³/Q)和不耦合系数,抛掷速度对炸药单耗最为敏感,W³/Q与不耦合系数次之;高速摄影图像显示,当爆破作用时间为0.5 ms时,台阶自由面岩石出现位移,当爆破作用时间为2.0 ms时,在爆炸应力波作用下,台阶自由面出现裂缝,破碎岩石的运动形态可分为鼓包运动阶段与抛掷运动阶段,二者之间存在明显的过渡阶段;炸药单耗、W³/Q、不耦合系数与抛掷速度间存在明显的非线性关系,抛掷速度随炸药单耗的增加呈指数函数递增,且存在临界炸药单耗使破碎岩石的抛掷速度出现激增,抛掷速度随W³/Q、不耦合系数的增大呈幂函数递减.     

岩石爆破的破碎块体大小控制

基于岩石组成的层次结构及其力学特性,分析爆炸载荷下岩石破坏的物理本质;探讨岩石爆破中的炸药爆速及装药量对岩石破碎块体尺寸及爆破引起围岩损伤区变化的影响;指出岩石爆破中正确选定炸药品种和确定单位体积炸药消耗量是控制岩石破碎块体大小的有效手段;同时也指出根据爆破目的合理控制岩石破碎块体大小有助于减少爆破引起的围岩损伤.对岩石爆破工程中正确进行装药设计具有重要意义.     

炸药破碎岩石能量利用率的研究

以爆炸动力学理论和岩石断裂理论为基础,分析了岩石破中的能量平衡问题,并给出了炸药破碎岩石能量利用率的计算方法。理论分析表明,平均爆破块度随岩石的单位表面能的增加而增加;计算结果表明,炸药破碎岩石能量利用率仅占炸药总能量的百分之十左右。     

深孔水压爆破的数值模拟研究

利用LS-DYNA对深孔水压爆破过程进行了数值模拟,比较了水介质不耦合的深孔正反起爆以及不同炸药等因素对岩石作用效果的影响。结果表明,反向起爆的深孔爆破效果优于正向起爆,有利于自由面附近岩石的破碎,并且延长爆生气体压力作用时间约10%;梯-黑炸药对岩石同一位置质点的径向位移比TNT高出11%,炸药的能量越高,对岩石的破碎效果也越好。     

岩石与炸药波阻抗匹配的能量研究

传统的波阻抗匹配观点正在受到来自工程爆破实践和岩石炸药波阻抗匹配的试验和分析结果的冲击。作者分析了传统波阻抗匹配观点的不全面之处,在此基础上,用较为全面地反映药卷爆轰与孔壁作用过程的模型,以传递到岩石介质中的爆炸能量最大为目标,通过理论分析和数值计算,给出了合理匹配时岩石与炸药参数间的关系,经验证,可以用来作为一种选择炸药的依据。     

爆破振动震源荷载函数的确定

为研究集中装药爆炸作用下的爆破振动的震源荷载函数,提出确定装药爆破破坏区发展的动力学计算简图.通过爆破振动震源荷载的理论计算公式,讨论炸药类型、岩石性质对震源荷载特性的影响.结果表明:不同炸药类型和岩石性质的震源荷载曲线形状差别不大,在相同的装药条件下,对于同一种岩石,岩石震源荷载峰值随着弹性模量的增大而减小,随着内摩擦角和黏聚力的增大而增大;震源荷载作用的衰减速度随着黏聚力的增大而加快,但内摩擦角对震源荷载的衰减影响较小;常见的指数衰减型函数能很好地拟合理论计算结果,证明文中震源荷载计算结果的可靠性.     

反推法确定孔网参数和指导生产的意义

炸药单耗在爆破中是一个很重要的指标,反推法就是根据炸药单耗来确定孔网参数的方法。根据本矿山的岩石性质、硬度以及空区的赋存情况等,通过实验和经验用反推法确定合理的孔网参数,降低了成本,提高了爆破效果,对指导生产和安全都有着重要意义。     

岩体爆破的动、静作用耦合分析

引入损伤来评估炸药爆炸动作用对岩石作用后果，建立了爆炸动作用对岩石损伤作用的半解析算法，并引入了有效应力强度因子的概念。在此基础上，对岩石爆破过程进行动静作用的耦合分析。分析的结果较为深刻地接示了破岩过程的力学机理。     

爆破振动对海底隧道覆盖岩石的损伤研究

海底隧道掘进爆破开挖岩石的过程中,爆破振动必然会对隧道覆盖岩石造成损伤和破坏,危及隧道施工安全.阐述了质点峰值振动速度临界值作为爆破围岩损伤的判别标准和作用于炮孔壁上爆炸脉冲荷载计算公式.以青岛胶州湾隧道为背景,采用Abaqus软件,对周边眼爆破振动的覆盖岩石动力响应进行数值模拟,并对计算结果按照最小二乘法进行拟合,得到覆盖岩石质点峰值振动速度衰减公式.按质点峰值振动速度判别标准计算出了周边眼爆破引起的覆盖岩石损伤范围仅为0 358 1 m.研究表明采用低爆速炸药、不耦合间隔装药光面爆破技术, 爆破对海底隧道覆盖岩石损伤范围较小.     

破碎岩层中隧道爆破的装药设计

为了提高破碎岩体中隧道爆破的爆破效率,并做到最大限度降低爆破对隧道围岩的损伤,有效保护隧道围岩稳定性,对破碎岩层中的隧道爆破装药设计进行了研究.分析了炸药品种选择,装药量确定,装药结构,以及周边眼起爆方法及相应的参数计算方法.结果表明,采用低爆速炸药进行爆破,并针对所用炸药品种进行爆破参数确定,采用空气柱间隔装药,周边眼实行隔炮眼分段起爆,并进行相应周边眼参数设计等有利于获得良好的爆破效果.本文方法对加快隧道施工速度,同时降低爆破引起的隧道围岩损伤,有效保护隧道围岩具有参考价值.     

隧道掘进爆破破岩数值模拟及应用研究

为研究隧道掘进多孔毫秒延期爆破条件下的岩体破碎和爆破振动规律,采用完全重启动数值模拟技术和拉格朗日数值算法计算隧道掘进爆破破岩过程,得到了岩体特征点的振动速度,并将数值模拟评估的爆破方案应用于工程实践,数值模拟与工程实践结果比较吻合。结果表明,联合完全重启动数值模拟技术和拉格朗日算法能够模拟隧道破岩的物理力学过程。      

爆破载荷作用下围岩裂隙发展特征试验研究

为研究爆破载荷条件下围岩损伤范围与裂隙扩展行为问题,以云南红河州咪的隧道爆破开挖为背景,通过理论分析与室内模型试验分析方法,以Froude比例法建立爆破载荷作用下裂隙发展试验模型,分析爆破载荷作用下围岩试样的动态力学与裂隙发展趋势.结果表明:通过对空气间隔装药孔壁压力计算得到应力波作用下裂隙范围计算公式,同时基于爆生气...     

水下爆破聚能药包设计与布设工艺

水下聚能爆破技术是岩石控制爆破技术中有待研究的领域。为加深相关理论的研究及对实际工程中水下聚能爆破的设计提供依据,系统分析了聚能爆破破碎岩石的作用机理,介绍了一种水下爆破聚能药包参数设计方法及水下聚能药包布置工艺。该施工工艺在浅水域岛礁爆破工程中具有参考应用价值。     

城市浅埋隧道爆破原理

城市隧道以浅埋居多,对于岩石隧道掘进当前以钻爆法为主.城区浅埋隧道爆破区别于普通的山岭隧道体现在三个方面.一是,浅埋隧道本身的围岩分布在Ⅳ～Ⅵ级,爆破对围岩的扰动大.二是,城区需要保护的房屋类型多、地下管线复杂.三是居民对爆破振动承受能力弱,常常出现“爆破扰民”与“民扰爆破”现象.该文以大连地铁的浅埋隧道爆破施工为背景,分析柱状装药爆破理论,减轻爆破对围岩的破坏;给出了更人性化的爆破振动速度控制指标,尤其对地下管线给定爆破振动控制指标.为实现爆破振动控制,综合利用孔内外毫秒微差延时爆破技术,并对爆破振动测试给出布点依据.所有这些对城市浅埋隧道爆破原理进行系统阐述,对未来城市轨道交通建设有指导意义.     

岩体爆破损伤计算公式的改进

岩体爆破损伤具有时变累积特性,且爆破损伤增量大小是以本次爆破作用前岩体宏观力学参数水平为前提,据此对经典爆破损伤计算公式进行改进。工程应用情况表明:岩体爆破损伤经典算法的计算结果偏于保守,在一定程度上会阻碍爆破开挖效益最大化;爆破损伤改进算法可反映岩体内部孔洞、裂隙等缺陷在爆破动荷载作用下的闭合、密实现象,且更能体现岩体中声波速度的变化幅度,其工程应用效果良好。     

爆破作用时间对工程爆破质量的影响

本文介绍了爆破作用时间。对工程爆破质量影响的研究结果。研究表明,增加爆破作用时间对改善爆破破碎质量起了重要作用。实验室研究、工业试验和生产实践证明,改变药包结构和形状,爆破技术和充填等方法可延长爆破作用时间,以提高工程爆破破碎质量。     

水泥浆封堵深孔预裂爆破合理封堵长度

针对深孔预裂爆破装药量大,传统炮泥封堵易发生“冲孔”的问题,提出以水泥浆为封堵材料,并对其合理封堵长度进行研究。基于水泥浆性能,假设凝固后的水泥浆与岩石为同一材料,阐述水泥浆封堵炮孔的作用机理;根据Starfield迭加法的基本思想,建立柱状药包等效多个球状药包计算模型,探究球状药包应力波衰减规律,计算球状药包在自由面的迭加拉应力;基于减弱爆破漏斗理论,以迭加拉应力与岩石抗拉强度相等为原则,推导封堵长度取值公式;利用数值模拟,分析了不同封堵长度下爆破后应力波的扩散范围与岩石的破碎范围;以新巨龙煤矿2302N工作面爆破法过大落差断层为背景,进行现场试验,借助钻孔成像仪观测炮孔周边岩层破碎情况。结合理论计算、数值模拟及现场试验确定水泥浆封堵长度为2.5 m。     

论岩巷掘进的掏槽和光爆问题

结合岩石爆破破碎理论、对岩巷掘进中深孔光爆几个较为关键的技术问题,特别是掏槽爆破和光面爆破进行了较为细致地分析和研究,推荐了较为合理的掏槽形式和掏槽参数、光爆装药和光爆参数,提出了较为合理的起爆延迟间隔时间。