柱狀裝藥下的掏槽成腔計算模型研究

發(fā)布時間：2020-07-10 05:23

【摘要】：爆破施工普遍應(yīng)用于井巷、隧道開挖等工程領(lǐng)域。工程中,因目前有關(guān)柱狀藥包掏槽的理論研究不足,故許多施工設(shè)計以球形藥包掏槽理論解決柱狀裝藥掏槽問題,導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果偏差較大。巖石破碎的力學(xué)分析體系雖然完備,但對高爆速、大破碎的工程而言,從力學(xué)角度難以建立爆破成腔理論。因此,本文從能量破巖角度出發(fā),以能量對應(yīng)被爆巖體的厚度,分析爆破漏斗形成過程中的能量破巖界限；在能量破巖分析的基礎(chǔ)上,建立掏槽成腔計算模型,并對該模型的適用性及合理性進(jìn)行現(xiàn)場實驗驗證,實驗結(jié)果表明所建立的計算模型可行且合理。所建成腔計算模型分為三部分:球形藥包爆破漏斗計算模型、單孔柱狀藥包爆破漏斗計算模型、雙孔柱狀藥包爆破漏斗計算模型。現(xiàn)場試驗分兩步進(jìn)行:球形藥包及單孔柱狀藥包爆破漏斗實驗、雙孔柱狀藥包爆破漏斗實驗。建立球形藥包爆破漏斗計算模型時,通過分析兩種經(jīng)典球形藥包爆破漏斗理論的區(qū)別與內(nèi)在聯(lián)系,并結(jié)合爆炸破巖理論,分析無限介質(zhì)及半無限介質(zhì)中爆炸破巖機(jī)理；將爆炸能量對被爆巖體的作用以藥包埋深替代,引入漏斗系統(tǒng)與子域的能量分區(qū)概念,最終以漏斗斜邊作為能量破巖的破巖界限,從而建立爆破漏斗邊界計算公式,在邊界確定的情況下通過漏斗的幾何簡化參數(shù)建立爆腔體積的計算模型V=[(a_1,w~2+b_1w+c_1)~2-w~2]w·π/3；引入漏斗斜邊系數(shù)作為巖石夾制作用大小的衡量系數(shù),該系數(shù)代表了巖體對爆炸能量以非破碎形式消耗爆炸能量的情況。建立單孔柱狀藥包爆破漏斗計算模型時,因柱狀藥包的藥包填埋情況無法像球形藥包那樣用單一參數(shù)——“藥包埋深”代替,故柱狀藥包爆后能量與被爆巖體的受能關(guān)系以更多的替代化參數(shù)關(guān)系表示；承接所建球形藥包能量破巖界限的關(guān)系,在爆轟波初始能量分布關(guān)系分析的基礎(chǔ)上,以孔徑比、藥柱長度、填塞長度為爆炸能對巖體作用的初始參數(shù),引入底面半徑綜合影響因素函數(shù):Fr =√(L_Y + L|_T)/L_y.(D~3/L_T~3),在此基礎(chǔ)上建立了爆破漏斗底面半徑的計算公式r_d=(aF_T~2 +bF_T+C)·D；承接球形藥包夾制作用系數(shù)的關(guān)系,以球形藥包疊加柱狀藥包的方式,引入能量破巖子域的破巖模型,將能量破巖的內(nèi)在破巖機(jī)理與爆破漏斗的形成過程相結(jié)合,建立基于能量破巖的柱狀藥包爆破漏斗可見深度計算模型W_k=L_1+r_1+X_b；根據(jù)能量破巖的子域計算模型,結(jié)合爆破漏斗的幾何簡化模型,建立柱狀藥包爆破漏斗體積模型。最終所建立的爆破漏斗底面半徑計算模型、漏斗可見深度計算模型、漏斗體積計算模型作為柱狀藥包爆破漏斗的成腔計算模型。建立雙孔柱狀藥包成腔計算模型時,承接單孔柱狀藥包成腔計算模型,仍以漏斗底面大小及漏斗深度為能量破巖界限,通過計算簡化建立爆破漏斗底面范圍計算模型、漏斗可見深度計算模型以及漏斗體積計算模型,以這三個計算模型為體系,構(gòu)建雙孔爆炸成腔計算模型。三種爆炸成腔計算模型的驗證實驗在安化炸藥廠內(nèi)進(jìn)行,通過預(yù)先澆筑混凝土模型進(jìn)行爆破漏斗實驗,最后現(xiàn)場采集漏斗相關(guān)參數(shù)。柱狀藥包爆破漏斗實驗中固定材料參數(shù)及炮孔深度,改變藥柱長度進(jìn)行了五組實驗；固定材料參數(shù)及裝藥長度,改變填塞高度亦進(jìn)行了五組實驗,最終實驗表明所建爆炸成腔計算模型可行。雙孔柱狀藥包爆破漏斗實驗中,固定材料參數(shù)、炮孔深度及藥柱長度,改變炮孔間距進(jìn)行了五組實驗,實驗結(jié)果表明所建雙孔柱狀藥包成腔計算模型可行。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU751.9
【圖文】：

流程圖,成腔,流程圖,計算模型