結(jié)合聚能爆破對(duì)光面爆破光爆層參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,分析了聚能爆破初始裂紋的形成機(jī)理,提出了采用雙孔聚能方向裂紋貫通時(shí)和非聚能方向主裂紋與反射拉伸波引起的拉伸裂紋貫通時(shí)的時(shí)差作爆破效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合裂紋最終擴(kuò)展效果進(jìn)行分析,并將研究結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際工程中。研究表明:僅從裂紋貫通時(shí)差的角度分析,在一定范圍內(nèi)光爆層厚度越小,炮孔間距越大,效果越佳;在相同炮孔間距下,隨著光爆層厚度的增加,光爆層的裂紋密度逐漸減小,為保證炮孔間裂紋的有效貫通及有效控制破碎塊度大小,炮孔間距不宜大于700mm、光爆層厚度不宜小于500mm且不宜大于700mm;當(dāng)藥型罩為PVC的橢圓雙極線(xiàn)性聚能藥包裝藥結(jié)構(gòu),炮孔直徑為42mm時(shí),聚能光爆層最優(yōu)爆破方案為"炮孔間距為700mm,光爆層厚度為600mm"。研究結(jié)果可為類(lèi)似工程光面爆破周邊眼參數(shù)的設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來(lái)源】：有色金屬工程. 2020,10(12)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

1 爆破后碎碴圖

為研究不同炮孔間距下最優(yōu)光爆層厚度，建立如圖1所示模型，W為光爆層厚度，炮孔邊緣60cm處設(shè)置無(wú)反射邊界條件，上邊界為自由邊界，為節(jié)省計(jì)算資源，下邊界采用固定邊界條件。炮孔間距分別為500、600、700、800 mm，相同炮孔間距條件下光爆層厚度分別為500、600、700、800mm。炮孔直徑和裝藥結(jié)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，炮孔直徑為42mm，采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，采用材料為PVC的橢圓雙極線(xiàn)性聚能藥包結(jié)構(gòu)，采用雙孔中心點(diǎn)同時(shí)起爆的方式。模型采用流固耦合算法，炸藥、PVC和空氣采用多物質(zhì)算法，巖石采用Lagrange單元算法，兩者通過(guò)CONSTRAINED＿LAGRANGE＿IN＿SOLID實(shí)現(xiàn)流固耦合。為實(shí)現(xiàn)爆炸能量的有效傳遞和爆生裂紋擴(kuò)展的準(zhǔn)確性，網(wǎng)格劃分盡可能的小，在爆炸近區(qū)網(wǎng)格控制在0.3 mm，爆炸遠(yuǎn)區(qū)網(wǎng)格尺寸逐步增大，最外層邊界網(wǎng)格尺寸控制為6mm，整個(gè)模型網(wǎng)格數(shù)量大致在（24～26）萬(wàn)。3 數(shù)值結(jié)果及分析

圖2為初始裂紋形成過(guò)程，在爆轟波的作用下向聚能方向擠壓藥型罩，形成聚能射流。在7.5μs射流頭部即將侵徹聚能方向炮孔壁，高壓力主要集中分布在聚能射流和與其連接的杵體部分；在10.5μs射流頭部侵徹巖石已經(jīng)形成一定的侵徹深度，藥型罩與外殼相連處高壓碰撞孔壁，即將形成壓縮粉碎；在25.0μs聚能射流和杵體部分侵徹巖石形成一定的侵徹深度，同時(shí)非聚能方向沖擊波達(dá)到孔壁引起巖石沖擊波作用，沖擊波向前傳播衰減為應(yīng)力波，在沖擊波和應(yīng)力波的作用下，非聚能方向形成一定的粉碎區(qū)和由于徑向壓縮引起切向受拉斷裂的隨機(jī)徑向裂紋。隨后在爆生氣體和復(fù)雜殘余應(yīng)力波的共同作用下，聚能和非聚能方向裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，初始階段聚能方向裂紋擴(kuò)展有較明顯的優(yōu)勢(shì)；隨著裂紋不斷擴(kuò)展，在45.0μs時(shí)不難發(fā)現(xiàn)聚能和非聚能方向裂紋的擴(kuò)展長(zhǎng)度基本相似，非聚能方向裂紋擴(kuò)展速度大于聚能方向。參考文獻(xiàn)[15]數(shù)值模擬結(jié)果也不難發(fā)現(xiàn)，在聚能方向產(chǎn)生定向裂紋的同時(shí)，非聚能方向也存在較多的隨機(jī)較長(zhǎng)裂紋，甚至非聚能方向裂紋長(zhǎng)度與聚能方向相差不大，聚能效果不顯著。分析原因是在非聚能方向形成初始裂紋前，在聚能射流方向上聚能射流侵徹巖石形成的初始裂紋長(zhǎng)度并非足夠長(zhǎng)，不足以抑制非聚能裂紋方向裂紋的擴(kuò)展，這可以從t=7.5μs時(shí)聚能射流的形成過(guò)程可以看出，在聚能射流侵徹巖石之前所形成的聚能射流并非最佳，大部分的藥型罩質(zhì)量形成了杵體部分而非聚能射流，故要實(shí)現(xiàn)較好的聚能射流效應(yīng)應(yīng)對(duì)裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)化。本文的研究是基于裝藥結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定情況下，研究不同炮孔間距下的最優(yōu)光爆層厚度，對(duì)裝藥結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化本文不再論述。3.2 不同炮孔間距下不同光爆層分析

【參考文獻(xiàn)】：
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