本文選題：巖石爆破損傷 + 爆破應(yīng)力波��； 參考：《東北大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：在采礦工程、地下交通工程和水利水電工程等巖體開挖工程中,爆破法仍是一種主要的破巖方法。實(shí)施巖石爆破時(shí),一方面要使開挖部分的巖石達(dá)到高效的破碎,另一方面又要盡可能減少爆破對(duì)邊界以外圍巖的損傷或破壞,有效地保護(hù)爆后保留巖石的穩(wěn)定性。在地下深部巖石工程爆破中,地應(yīng)力對(duì)于爆破過程也有著非常重要的影響。因此,建立巖石爆破損傷模型,對(duì)不同地應(yīng)力條件下巖石爆破損傷過程進(jìn)行研究,對(duì)于認(rèn)識(shí)爆破機(jī)理和提高爆破效率,并同時(shí)保持既有巖體的穩(wěn)定性,具有重要的理論與工程意義。本文開展的研究工作包括：(1)在考慮巖石介質(zhì)非均勻性的基礎(chǔ)上,把爆破損傷視為爆破應(yīng)力波和爆生氣體壓力共同作用的結(jié)果,同時(shí)考慮初始應(yīng)力場的靜態(tài)作用,基于損傷力學(xué)理論建立巖石爆破的力學(xué)模型,并通過COMSOL Multiphysics軟件環(huán)境下的Matlab有限元編程,實(shí)現(xiàn)所建模型的數(shù)值求解,研發(fā)巖石爆破損傷的數(shù)值模擬工具。(2)基于該爆破損傷模型,針對(duì)不同地應(yīng)力條件下單孔爆破、雙孔爆破過程開展數(shù)值試驗(yàn),研究不同側(cè)壓力系數(shù)和埋深對(duì)裂紋萌生-擴(kuò)展-貫通過程的影響,探討初始應(yīng)力場最大主應(yīng)力方向?qū)Ρ鸭y擴(kuò)展的導(dǎo)向作用。(3)針對(duì)不同地應(yīng)力條件下含節(jié)理巖體爆破過程開展數(shù)值試驗(yàn),研究地應(yīng)力條件和節(jié)理角度對(duì)爆生裂紋萌生-擴(kuò)展-貫通過程的影響機(jī)理,特別是節(jié)理角度對(duì)爆生裂紋擴(kuò)展方向的導(dǎo)向作用。(4)對(duì)不同地應(yīng)力條件下切縫藥包爆破過程進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn),研究切縫對(duì)爆生裂紋的定向控制作用,探討側(cè)壓力系數(shù)、切縫角度、切縫厚度等因素對(duì)切縫藥包定向控制爆破效果的影響機(jī)理。(5)針對(duì)邊坡開挖預(yù)裂爆破工程開展相關(guān)數(shù)值試驗(yàn),探討不同的裝藥參數(shù)、起爆順序、布孔方式對(duì)預(yù)裂和光面爆破效果的影響,為邊坡開挖爆破設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
[Abstract]:In mining engineering, underground traffic engineering, water conservancy and hydropower engineering, blasting is still one of the main rock breaking methods. In carrying out rock blasting, on the one hand, it is necessary to make the rock in excavated part break up efficiently, on the other hand, the damage or damage to surrounding rock beyond the boundary must be minimized as much as possible, and the stability of rock should be effectively protected after blasting. In deep underground rock engineering blasting, ground stress also plays an important role in blasting process. Therefore, the damage model of rock blasting is established, and the damage process of rock blasting under different ground stress conditions is studied, which is helpful to understand the blasting mechanism and improve the blasting efficiency, and at the same time to maintain the stability of the existing rock mass. It has important theoretical and engineering significance. The research work carried out in this paper includes: (1) considering the inhomogeneity of rock medium, blasting damage is regarded as the result of the combined action of blasting stress wave and explosion gas pressure, and the static action of initial stress field is considered at the same time. Based on the damage mechanics theory, the mechanical model of rock blasting is established, and the numerical solution of the model is realized by Matlab finite element programming under the environment of COMSOL Multiphysics, and the numerical simulation tool of rock blasting damage is developed. The effects of different lateral pressure coefficients and buried depth on the process of crack initiation, propagation and penetration are studied by numerical experiments on single hole blasting and double hole blasting under different geostress conditions. This paper discusses the guiding effect of maximum principal stress direction of initial stress field on explosion crack propagation. (3) numerical experiments are carried out for blasting process of jointed rock mass under different ground stress conditions. The influence mechanism of stress condition and joint angle on the process of initiation, propagation and transfixion of explosive crack is studied. Especially, the guiding effect of joint angle on the direction of explosion crack propagation. (4) the numerical test of explosive charge blasting process under different ground stress conditions is carried out, the directional control effect of cutting joint on explosive crack is studied, and the lateral pressure coefficient and cutting joint angle are discussed. The influence mechanism of cutting joint thickness and other factors on the effect of directional controlled blasting of cutting seam charge. (5) to carry out relevant numerical tests for slope excavation pre-splitting blasting engineering, and to discuss different charging parameters and initiation sequence. The influence of hole layout on the effect of pre-splitting and smooth blasting provides theoretical basis for the blasting design of slope excavation.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：2029652