强爆炸应力波作用下岩石地下洞室的破坏现象学

为了发展更准确实用的地下洞室抗爆工程类比设计方法,对强爆炸试验中地下洞室工程破坏效应进行了综合研究.讨论了强爆炸岩体应力波与自由场岩体破坏、岩石洞室应力波破坏的一般图像、洞室关键破坏部位与破坏方式、洞室破坏影响因素以及洞室破坏分区的问题.洞室的破坏在根本上是由爆炸荷载决定的,地质介质特征在很大程度上控制了洞室破坏的表现形式,洞室工程特征的变化又可使破坏程度和细节破坏形态发生改变.若场地岩体较均质、应力波传播和洞室破坏定量规律较清楚,工程设计时可先按破坏分区表进行洞室破坏的一级估计,然后再计入局部因素进行修正.     

岩石强度特性的单轴压缩试验研究

以宜兴抽水蓄能电站所提供的岩芯为例，对该电站岩芯的强度特性进行研究，依据单轴压缩试验结果分别提出了风干状态下岩石的单轴抗压强度与高径比，自然状态、饱和状态下岩石的单轴抗压强度与横断面积之间的非线性关系，该式可以很方便地在有关工程中为相似岩石估算其强度值提供参考。     

岩石洞室受爆炸应力波作用的破坏效应

基于工程观测资料,采用现场试验数据综合分析、小比例化爆模拟实验和岩石脆性破坏模型的三维动力有限元数值模拟的方法,研究了深埋岩石洞室在爆炸应力波荷载作用下随着各种条件的变化而发生的破坏效应.总结了洞室宏观破坏的一般规律,编制出新的洞室破坏分区表.水泥砂浆材料小比例化爆模拟实验表现了完整多孔硬岩中洞室应力波破坏的特征,扫描电镜试验表明洞室微观损伤破坏的变化规律与宏观破坏现象具有一致性.在数值模拟研究中采用了实测经验应力波规律和能表现材料破坏后性能劣化及脆性破坏非连续各向异性发展的材料模型,创建了适用的洞室工程破坏准则,编制了动力有限元参数化分析的计算程序,计算了大量模型的洞室破坏历程和最终工程状态,工程实例计算表明数值模拟方法是合理可行的.通过数值模拟研究了在不同荷载、工程特征、地质特征下岩石洞室破坏的定性和定量特征.     

深埋岩石洞室受爆炸应力波作用的破坏效应

基于工程观测资料,采用现场试验数据综合分析、小比例化爆模拟实验和岩石脆性破坏模型的三维动力有限元数值模拟的方法,研究了深埋岩石洞室在爆炸应力波荷载作用下随着各种条件的变化而发生的破坏效应。     

钻地弹爆炸聚集效应研究现状及展望

对国内外多弹爆炸聚集效应研究现状进行了系统的总结，指出今后发展方向。研究钻地弹爆炸聚集效应，需要从能量耦合、侵彻爆炸耦合、应力波的相互作用以及岩土介质的状态方程和统一应力变关系等方面来进行考虑。     

典型岩石单轴压缩变形及声发射特性试验研究

声发射是岩石在受力变形和破裂过程中的重要物理现象,也是反映岩石力学特性的一个直接参量.通过对某矿山矽卡岩、石英闪长岩、蛇纹岩和粉砂岩单轴应力-应变全过程变形特性和全过程声发射特征研究,并作了对应分析,结果表明岩石的变形速率与岩石声发射事件出现的频率有较好的对应性.     

岩石料层动态冲击粉碎的应变率效应

对岩石料层的动态粉碎机理进行了理论分析,并对花岗岩料层进行了冲击粉碎和损伤细观观测实验,从宏观和细观两个角度研究了应变率对岩石料层粉碎效果的影响,实验结果和理论分析具有较好的一致性·研究表明岩石料层在冲击载荷作用下具有显著的应变率效应,粉碎产物的比表面积和活化裂纹密度随应变率的增大而增大;粉碎产物的粒度分布指数,活化裂纹平均长度随应变率的增大而减小,应变率是影响岩石料层动态粉碎效果的一个主要因素·     

波浪加载下海底土质特性变化的研究

通过不同的制样方法，在水槽中模拟了多种海底在波浪作用下的变化行为。试验发现，加压排水固结的砂质粉土海底在波浪作用下较稳定；加压不产生排水而固结的砂质粉土海底易受波浪的冲刷；自然条件和轻微振动的砂质粉土海底最易受到波浪的扰动破坏，形成塌陷凹坑。粘粒含量较高的粉质粘土对波浪的反映不敏感；下卧软土层土体在上覆压力下的变形量与含水量关系密切，含水量越高，变形越大。试验结果证明，波浪会引起沉积物性质发生改变，也是引起海底形态变化的主要原因。     

消除岩石动态实验曲线振荡的有效途径

就岩石动态应力－应变－应变率曲线测定中存在的严重振荡问题进行了讨论，提出了消除这一振荡的有效途径：改传统的矩形波加载为半周期正弦波加载。并就实现半周期正弦波加载的冲头结构进行了研究。     

岩石冲击损伤特性的声波测试研究

在配有软回收装置的平板碰撞实验台上进行两种典型岩石冲击损伤实验，并对回收样品进行超声波测试，得知岩石的动态损伤与冲击速度和超声波衰减系数有关，后者较好的反映了岩石的损伤程度。结果表明声波衰减系数可作为表征岩石损伤模型的主要参量。     

不同爆炸加载参数下含裂纹试件的动光弹数值分析

采用动态光弹性的方法，对在不同爆炸加载参数下含裂纹试件的动态响应进行了研究，对爆炸过程、应力波传播规律及其对裂纹的影响进行了分析讨论。给出了应力波通过裂纹尖端时，其应力强度因子连续变化的规律；给出了改变爆炸加载参数及边界反射波对裂纹尖端应力强度因子的影响。     

岩性因素对岩石爆破的影响

通过对岩石爆破机理的分析,认为岩石的最终破坏是由于爆炸产生的作用力超过其强度所致·进而分析了岩石的物理力学性质与岩石爆破的关系,重点阐述了岩石强度、孔隙度及密度对岩石爆破效果的影响,指出了在岩石爆破中起主要作用的是岩石的抗拉强度,阐明了岩石的空隙度越小、密度越大则越有利于岩石爆破,并探讨了水对岩石爆破效果的影响,指出水介质的存在有利于岩石的爆破·     

爆破振动载荷下的建筑结构动态响应分析

针对矿山爆破对周围村庄建筑结构的振动影响问题,通过对现场的实地调查分析,运用动力有限元法建立了包括确定爆破激振力的作用位置、大小和时程特征等爆破加载模型.采用ANSYS/LS-DYNA软件分别将爆破振动波载入建筑结构模型进行数值计算,分析了建筑结构在爆破载荷作用下的动力响应情况.     

不规则岩板受双点荷载的应力分析

应用边界元法分析了不规则岩板受双点荷载的应力分布特征。结果表明:除岩板边界部分外,不同形状岩板内主应力场的分布及沿试件荷载轴上的应力值均无显著差异。鉴于劈裂破坏是沿作用力线进行的,因此在测试中用不规则试件代替规则试件是可行的,但分析亦表明:为了减少宽高比对应力分布的影响,试验时应尽量挑选宽高比近似等于1的不规则形岩块。     

爆破荷载作用下不同尺寸埋地钢管的动态响应实验研究

爆破荷载作用下埋地管道的动态响应是城市爆破施工中亟需解决的问题,具有重要的理论和现实意义。在理论分析的基础上,通过改变药量、爆心距对不同尺寸埋地无缝钢管进行了现场爆破实验。结果表明:在正常工作压力下钢管内径和管壁厚度的比值越大,当量应力和当量应变越大,同时管道容许压缩应变值随管道内径与管壁厚的比值的增大而减小。通过实测数据分析发现:在相同条件下,S1拉应变为S2拉应变的41%;S2拉应变为S3拉应变的40%;S1压应变为S2压应变的23%;S2压应变为S3压应变的58%。在爆破荷载作用下管道截面三迎爆面环向拉压应变均随着管道内径与管壁厚的比值的增大而增大。实验中S3最易被破坏,S2其次,S1次之。在满足工程需要的前提下可在铺设管道时选择相对管壁厚、内径小的管道,能有效增加抗振性能。     

多裂纹介质在动态载荷作用下的断裂特性研究

采用含双平行裂纹的半圆盘有机玻璃模型,以落锤作为动态加载装置,对动态载荷下多裂纹介质的断裂行为进行了研究。研究结果表明:在动载作用下,含多裂纹的脆性材料的应力场与单一裂纹时的应力场有明显不同。多裂纹介质中裂纹尖端的应力场多为拉剪混合应力场,裂纹起裂多为I-II混合型裂纹,但当裂纹扩展以后,裂纹逐渐向拉伸破坏转变;在多裂纹介质中,当已有一条裂纹扩展时,邻近平行裂纹尖端的能量被释放,邻近平行裂纹尖端的应力集中程度也逐渐下降,说明扩展裂纹对相邻平行裂纹的起裂和扩展有一定的抑制作用;在动载作用下,多裂纹介质中裂纹的起裂韧度KI由2.86 MN/m2下降到1.95 MN/m2,说明多裂纹对介质的起裂韧度有影响。但当试件中有一条裂纹扩展后,邻近平行裂纹对扩展裂纹的传播韧度和扩展速度的影响逐渐减弱。     

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.     

试论爆炸气体的爆破作用

本文以弹性理论和弹性断裂力学理论为基础分析了爆炸气体对岩体的破坏作用,它包括岩体的准静态应力场、应力集中效应和裂隙扩展的断裂理论.