【摘要】：爆破施工普遍應(yīng)用于井巷、隧道開(kāi)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(jì)以球形藥包掏槽理論解決柱狀裝藥掏槽問(wèn)題,導(dǎo)致設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)應(yīng)被爆巖體的厚度,分析爆破漏斗形成過(guò)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(jì)算模型,并對(duì)該模型的適用性及合理性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所建立的計(jì)算模型可行且合理。所建成腔計(jì)算模型分為三部分:球形藥包爆破漏斗計(jì)算模型、單孔柱狀藥包爆破漏斗計(jì)算模型、雙孔柱狀藥包爆破漏斗計(jì)算模型。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分兩步進(jìn)行:球形藥包及單孔柱狀藥包爆破漏斗實(shí)驗(yàn)、雙孔柱狀藥包爆破漏斗實(shí)驗(yàn)。建立球形藥包爆破漏斗計(jì)算模型時(shí),通過(guò)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(wú)限介質(zhì)及半無(wú)限介質(zhì)中爆炸破巖機(jī)理；將爆炸能量對(duì)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(jì)算公式,在邊界確定的情況下通過(guò)漏斗的幾何簡(jiǎn)化參數(shù)建立爆腔體積的計(jì)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(duì)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(jì)算模型時(shí),因柱狀藥包的藥包填埋情況無(wú)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(zhǎng)度、填塞長(zhǎng)度為爆炸能對(duì)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(jì)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(guò)程相結(jié)合,建立基于能量破巖的柱狀藥包爆破漏斗可見(jiàn)深度計(jì)算模型W_k=L_1+r_1+X_b；根據(jù)能量破巖的子域計(jì)算模型,結(jié)合爆破漏斗的幾何簡(jiǎn)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(jì)算模型、漏斗可見(jiàn)深度計(jì)算模型、漏斗體積計(jì)算模型作為柱狀藥包爆破漏斗的成腔計(jì)算模型。建立雙孔柱狀藥包成腔計(jì)算模型時(shí),承接單孔柱狀藥包成腔計(jì)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(guò)計(jì)算簡(jiǎn)化建立爆破漏斗底面范圍計(jì)算模型、漏斗可見(jiàn)深度計(jì)算模型以及漏斗體積計(jì)算模型,以這三個(gè)計(jì)算模型為體系,構(gòu)建雙孔爆炸成腔計(jì)算模型。三種爆炸成腔計(jì)算模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)在安化炸藥廠內(nèi)進(jìn)行,通過(guò)預(yù)先澆筑混凝土模型進(jìn)行爆破漏斗實(shí)驗(yàn),最后現(xiàn)場(chǎng)采集漏斗相關(guān)參數(shù)。柱狀藥包爆破漏斗實(shí)驗(yàn)中固定材料參數(shù)及炮孔深度,改變藥柱長(zhǎng)度進(jìn)行了五組實(shí)驗(yàn)；固定材料參數(shù)及裝藥長(zhǎng)度,改變填塞高度亦進(jìn)行了五組實(shí)驗(yàn),最終實(shí)驗(yàn)表明所建爆炸成腔計(jì)算模型可行。雙孔柱狀藥包爆破漏斗實(shí)驗(yàn)中,固定材料參數(shù)、炮孔深度及藥柱長(zhǎng)度,改變炮孔間距進(jìn)行了五組實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所建雙孔柱狀藥包成腔計(jì)算模型可行。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU751.9
【圖文】：

成腔計(jì)算模型構(gòu)建流程圖

模型試驗(yàn)驗(yàn)證流程圖

圖 3-4 模型實(shí)驗(yàn)流程及測(cè)試方案.4.2 模型制作為營(yíng)造單自由面爆破環(huán)境，實(shí)驗(yàn)采用套管加混凝土材料的工藝，將混凝土澆于高強(qiáng)度 PVC 套管內(nèi)預(yù)留炮孔，在自然條件下養(yǎng)護(hù) 28d 進(jìn)行爆破。模型制作

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2748499