爆炸冲击作用导致岩体损伤的模型试验研究

岩土体开挖与围岩保护是岩土工程中两项重要内容，但在具体工程中普遍存在开挖和保护岩体的相互矛盾。本文针对以上矛盾来研究爆炸冲击作用导致岩体损伤及其力学特性的演化。文中采用实验室控制条件下的模型实验方法，在爆前及爆后对试件分别进行取芯检测，通过对芯样的各项力学性能指标的测量，研究爆破冲击载荷在预留岩体不同位置所造成损伤程度大小，同时还对现场采集的岩样进行了同样的试验研究。文中最后给出了利用试验所得出的各项结果来计算损伤变量值的方法，并且利用该方法计算得到了岩体在经过爆炸冲击载荷作用后的损伤值。该研究对而高陡边坡的爆破以及支护设计具有一定的意义。     

岩体爆炸动态损伤与断裂计算

给出一种应变波作用下岩体损伤累积的计算方法，并将爆破过程中应变波的动作用和爆生气体的准静态作用结合起来，提出新的爆炸断裂计算方法，同时也揭示了应为波预载荷作用的力学本质．     

爆炸应力波作用下的凿岩爆破破岩模拟

爆破破岩是爆炸应力波和爆生气体载荷共同作用的结果,本文采用改进的DDA方法模拟爆炸应力波作用下的爆破破岩过程. 采用Hopkinson层裂算例验证了DDA方法对应力波传播和动态断裂破坏问题模拟的准确性. 通过在炮孔壁上施加三角冲击载荷,模拟再现了凿岩爆破中爆炸应力波作用下的孔周破坏、自由表面剥落、碎裂漏斗区域形成、较远区裂纹的扩展,以及岩体的抛掷,结合应力波传播模拟结果对破岩过程与机理进行了分析. 研究为进一步采用DDA模拟两种形式爆破载荷共同作用下的凿岩爆破创造了条件.     

不同应力条件下爆破开挖对围岩损伤效应的数值模拟研究

根据芦岭矿的工程地质资料,拟定了硬岩和软岩的典型物理力学参数,并依托芦岭矿现场爆破参数,结合ANSYS/LS-DYNA软件,通过隐式-显式连续求解,完成了不同初始应力条件下硬岩和软岩巷爆破开挖的模拟. 计算结果表明,在5~25 MPa应力水平时,随着地应力的增加,近爆腔处围岩的损伤程度并不发生变化,而远离爆腔处围岩损伤程度明显减小,地应力对爆炸载荷所造成损伤抑制作用明显;相同爆破参数下,软岩爆破较硬岩更易受地应力的作用.     

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。     

光面护壁爆破的护壁效果及作用机理探讨

试验研究了光面护壁爆破的护壁效果,论述了护壁爆破的作用机理.采用智能声波检测仪测试爆破前后岩体的超声波速度,从而评价光面护壁爆破与普通光面爆破在相同条件下的爆破效果,结果发现护壁爆破声波平均降低率1.45%,普通光面爆破平均降低4.83%,普通光面爆破是光面护壁爆破的3倍以上,显示出光面护壁爆破避免岩体损伤的优越性.分析认为:在冲击波和爆生气体准静压作用下,光面护壁爆破在产生定向爆裂岩石的同时,保留部分岩体得到药包外壳半圆管的保护,从而避免爆破损伤.在龙16号油气井钻前场地施工工程中应用,岩体损伤小,护壁效果好.     

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...     

基于熵权属性识别模型的岩体可爆性分级评价

为克服在岩体可爆性分级评价中确定评价指标权重系数带有专家打分的主观偏向性,利用Shannon熵理论客观地确定可爆性评价指标的熵权系数,并结合属性识别理论,建立工程爆破中岩体可爆性分级判别的属性识别模型;选取岩石的密度、抗拉强度、冲击动载强度以及岩体完整性系数作为属性识别的判别指标;以14组岩体实测数据进行分级判别,建立属性空间矩阵并根据信息熵理论计算各评判指标的权重,计算属性测度,利用置信度准则和评分准则对模型进行识别。研究结果表明:熵权属性识别模型可以有效地解决岩体可爆性难易程度的评判问题,且评价结果合理,为工程爆破中岩体可爆性分级评价提供了一条新思路。     

爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法

针对岩体爆炸数值模拟中爆炸荷载参数与岩体振动阻尼参数等计算参数难以确定的问题,将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强等优点的差分进化算法(differential evolution, DE)算法融入三维快速拉格朗日差分法(FLAC3D)岩土工程数值计算程序,提出了爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法. 该方法从爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机值出发,以岩体质点振动速度随时间变化过程的数值计算值与现场实测值的误差作为适应度,利用DE算法规则实现爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数耦合模式的合理进化,进而实现计算参数的快速自适应辨识. 龙滩水电站地下厂房爆炸开挖振动试验数值模拟研究结果表明,该方法是可行的,显著提高了岩体爆炸效应数值模拟结果的精度.     

突加载荷法在模拟爆破中的应用

应用突加载荷法来模拟爆破振动响应，探讨利用采集到的硐室表面的振动速度或位移等物理量这些测试结果来反演岩体内部的应力场。模拟中采用位移等效原则来确定突加载荷的大小、作用时间和作用范围，通过岩体力学有限元分析软件来计算，以进行岩体内的动态应力场的分析和巷道围岩稳定性的研究，确定岩体临界振动速度时临界爆破药量。将此方法应用工程实际当中，取得了显著的效果。     

围岩损伤控制爆破数值模拟研究

为研究不同结构装药周边孔爆破对围岩损伤的影响规律,采用数值模拟方法开展了研究工作. 模拟结果表明,从获得良好爆破效果和降低围岩损伤的角度来看,在4种装药结构中,水+切缝管的效果最好,空气介质耦合时最差,中间依次为水介质耦合、空气+切缝管的装药结构. 因此在实际工程中,周边孔采用水+切缝管的装药结构,可适当增加炮孔间距或减小装药量,取得与其它装药结构相同的周边爆破效果,尤其对于松软破碎岩体爆破效果更加明显. 同时水的存在对于工作面的降尘和防止瓦斯爆炸等灾害事故的发生也具有一定的作用. 数值模拟结果与试验结果所得结论一致.      

基于拉-压损伤模型的爆破漏斗动力响应分析

以爆破漏斗试验为对象,建立基于H-J-C(JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE)损伤模型并考虑岩体拉伸损伤的拉-压动力损伤本构模型,运用LS-DYNA软件,在构建动力有限元模型的基础上,研究爆破漏斗的形成过程,分析岩体的动力损伤特征,并与实测数据进行对比。研究结果显示:该模型的计算结果与理论和试验的结果相符,拉-压损伤动力模型可较好地反映岩体的动力损伤特征;通过与实测结果的对比分析揭示爆破漏斗形成机理和岩体的破坏形式;自定义的岩体拉-压损伤模型具有一定的工程应用价值。     

首山一矿聚能双掏槽光面爆破技术应用

为适应平宝公司岩巷掘进的巨大需求,满足矿井采掘布局的进一步优化需要。针对岩巷掘进施工时打眼多、装药多、光面爆破效果差、工效低的现状,分析了原有爆破方式施工存在的问题及原因,在常规岩巷光面爆破的基础上,利用理论分析,室内试验,现场试验等手段,研究开发了聚能水压双掏槽光面爆破技术。并在平宝公司首山一矿进行了应用。工程实践表明,该方法大幅度降低炮眼掘进量,雷管、炸药等消耗量,降低爆破材料费。有效提升了岩巷光面爆破效果、增加了循环炮进率,岩巷光爆效果得到了明显的提升。在相同的条件下进尺效率得到了提高,在满足工程质量的同时,降低了施工成本,更加的节能环保。     

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.     

水平边界条件下深孔微差爆破的数值模拟

目的 研究水平边界条件下深孔微差爆破的作用机理。方法 采用动态非线性有限元法对单个水平自由面深孔微差爆破进行数值模拟。根据模拟结果分析岩块运动和槽腔内岩块的破坏方式。结果 孔底部分的岩石主要以冲击压缩破坏为主,而自由面附近的岩石主要以层裂破坏为主。结论 掏槽孔的爆破作用和微差时间的确定是影响微差爆破的重要因素,使用含定向裂纹的弹塑性模型可较好地描述脆性岩石本构行为。     

爆破振动效应对建筑物影响的若干问题探讨

围绕爆破振动对相邻建筑的影响,从房屋受损评估、爆破振动的传感器选择、爆源远近对地震效应的影响、正确的传感器布置方式、岩体特性对爆破振动的影响和爆破危害等方面入手,介绍了在鉴定房屋及爆破振动测试过程中出现的一些常见问题,旨在对减小爆破振动效应、避免相临建筑造成影响以及正确建立爆破振动测试参数等提供参考。