由于巖石爆破作用過程的復(fù)雜性,迄今為止,巖石爆破中雙炮孔爆破的成縫機理問題仍是一個值得探討的有益課題�？茖W(xué)研究中,常用的方法有理論分析和實驗研究,但是這兩種方法對本課題研究仍存在較多不足:完全的理論分析只適用于一些簡單和理想化的問題,對于復(fù)雜問題,不恰當(dāng)?shù)暮喕治龊苋菀桩a(chǎn)生錯誤的結(jié)論;實驗研究中由于爆炸過程的瞬時性、被作用介質(zhì)的復(fù)雜性以及測試技術(shù)的局限性使得研究人員無法得到充足的空間時間數(shù)據(jù),如研究人員最為關(guān)心的巖石應(yīng)力與應(yīng)變的全場全時程數(shù)據(jù)。數(shù)值模擬研究方法在以上問題中均具有充足的優(yōu)勢,且通過該種方法能夠更加全面直觀地對雙炮孔動態(tài)成縫過程進行觀察。需要指出的是,數(shù)值模擬研究過程中,較多因素會對結(jié)果產(chǎn)生影響,甚至不同的模擬方案也會使計算結(jié)果產(chǎn)生較大的差距,這也是較多研究人員對數(shù)值模擬研究方式不能完全認(rèn)同的原因。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)成為科研中的主要研究手段之一,為了得出具有研究價值的結(jié)果,必須對模擬過程中涉及的問題進行系統(tǒng)研究,而對于雙炮孔成縫問題研究現(xiàn)狀,這一工作仍具有重要意義。本文研究了傳統(tǒng)爆破成縫理論,結(jié)合前人所證實的炮孔間裂縫最先在孔壁處生成的事實,通過理論分析與模擬驗證相結(jié)合的方式闡述了傳統(tǒng)應(yīng)力波成縫機理的缺陷;選取了三種常用的巖石本構(gòu)模型,對比了不同本構(gòu)模型下巖石的動態(tài)響應(yīng);通過LS-DYNA建立無限巖石介質(zhì)中孔間距為10倍孔徑的雙炮孔模型,對炮孔連線及連線中垂線上巖石單元的應(yīng)力時程曲線進行分析,得出了這兩條線上巖石的最大主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力等的應(yīng)力峰值分布走勢;設(shè)計了拉、壓、剪切三種失效形式正交組合的7組模擬試驗,得出了與實際相符的裂縫,分析各組裂縫形態(tài)給出了炮孔間巖石的失效形式;研究中發(fā)現(xiàn),在炮孔間裂縫形成前期,即炮孔間裂縫最初在孔壁處形成時,雙孔所生成的應(yīng)力波并未相遇,兩孔應(yīng)力波相遇一定時間后炮孔間裂縫互相貫穿,進一步對炮孔間裂縫貫穿過程進行研究后得出:相鄰炮孔應(yīng)力波在裂縫尖端發(fā)生反射并產(chǎn)生拉伸破壞作用,該作用促進了炮孔間裂縫的相互貫穿。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD235
【部分圖文】：

。作用理論與爆生氣體作用理論均具有一定片面性，而綜合前兩種理論的應(yīng)力波爆生氣體??共同作用理論在一些定量問題的描述上仍顯得比較模糊。但是為了更好更深入地對巖石??爆破理論進行完善，對此三種經(jīng)典理論進行了解仍具有必要性。??２．１巖石爆破成縫理論??（１）傳統(tǒng)應(yīng)力波作用理論??Ｗ．Ｉ．Ｄｕｖａｌｌ與Ｒ．Ｓ．Ｐａｉｎｅ等人認(rèn)為，炮孔間貫穿裂縫的形成是由相鄰雙炮孔內(nèi)裝藥激??起的應(yīng)力波沿炮孔徑向傳播并在炮孔連心線中點與連心線垂直的面上產(chǎn)生切向拉應(yīng)力??疊加引起的［２７＞，如圖１中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）所示：（ａ）中假設(shè)孔ＩＩ內(nèi)未裝藥，孔Ｉ內(nèi)炸藥爆炸??后應(yīng)力波沿孔徑成發(fā)散狀向外傳播，在應(yīng)力波作用下的巖石受到徑向壓縮和切向拉伸，??（ｂ）同理，（ｃ）為雙炮孔同時裝藥起爆后生成的應(yīng)力波沿雙孔連線相向傳播并在連線中點匯??聚的情況，此處拉壓應(yīng)力均達到最大值，當(dāng)拉伸應(yīng)力達到巖石容許應(yīng)力時，巖石便產(chǎn)生??裂縫�，F(xiàn)將（ａ）、（ｂ）兩種情況進行疊加可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩孔應(yīng)力波沿與雙孔連線呈一定角度相??遇時，應(yīng)力互相抵消。此理論認(rèn)為當(dāng)相鄰兩炮孔嚴(yán)格同時起爆時，裂縫最初是在兩炮孔??中間產(chǎn)生。??

圖３壓縮波在自由端的反射??Ｆｉｇ．３?Ｔｈｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｗａｖｅ?ａｔ?ｆｒｅｅ?ｅｎｄ??現(xiàn)在討論彈性波傳至巖石自由端。設(shè)在圖３所示的直桿ＡＢ中有一幅值為－Ｃ７。的右??行壓縮波以Ｃ。的速度傳播，傳至Ｂ端時，為滿足自由邊界應(yīng)力為０的條件，會反射一大??小相同速度相反的左行拉伸波與右行壓縮波在Ｂ點相遇，如圖３?（ｂ）所示，根據(jù)式Ｐ－１６），??可得自由端處??ａ?＝?＋?ａ２?＝?－ｃｒ〇?＋ａ０?＝０?（２－１７）??ｕ?＝?ｕｌ＋ｕ１＝?－（－〇■〇?／?ｐ０ｃ０?）?＋?〇？〇／?ｐ〇ｃ〇?＝?２ｕ０?（２－１８）??同理，當(dāng)上述右行波為幅值為＋?（Ｔ。的拉伸波時，則自由端處會反射一左行壓縮波。??２．３炸藥在無限巖石中爆炸破壞區(qū)域??如果球形裝藥的最小抵抗線Ｆ大于該藥量下的臨界抵抗線％，則起爆炸藥后，炸??藥的破壞作用只發(fā)生在巖體內(nèi)部，而在自由面上不會出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，該種情況相當(dāng)于裝??藥在無限介質(zhì)中爆破，這種作用稱為炸藥的內(nèi)部作用。??當(dāng)裝藥只發(fā)生內(nèi)部作用時，爆炸作用區(qū)隨著與裝藥中心距離的增大可以分為壓碎??區(qū)、裂隙區(qū)和震動區(qū)

藥在無限介質(zhì)中爆破，這種作用稱為炸藥的內(nèi)部作用。??當(dāng)裝藥只發(fā)生內(nèi)部作用時，爆炸作用區(qū)隨著與裝藥中心距離的增大可以分為壓碎??區(qū)、裂隙區(qū)和震動區(qū)，如圖４所示。??－１２－??
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本文編號：2838457