【摘要】：為了解決柱形裝藥在巖石中爆破破壞分區(qū)的問題,在空腔膨脹理論的基礎(chǔ)上,采用Mohr-coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則作為爆破近區(qū)的巖石本構(gòu)模型,修正空腔膨脹理論中的速度場關(guān)系式,建立了柱形裝藥在巖石中爆破的力學(xué)控制方程,結(jié)合爆破彈性區(qū)的準(zhǔn)靜力解,給出了爆炸空腔、破碎區(qū)和徑向裂縫區(qū)半徑的理論計(jì)算公式。最后以四種巖石為研究對(duì)象,根據(jù)得到的理論公式進(jìn)行算例分析,計(jì)算結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行比較,證明了理論公式的正確性。
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圖片說明： 在此基礎(chǔ)上，葛濤(2005)、王在暉(2006)等人推導(dǎo)了近區(qū)的速度場表達(dá)式，給出了近區(qū)應(yīng)力波的衰減規(guī)律，推導(dǎo)了爆破壓碎區(qū)新型的速度場關(guān)系式，獲得有破碎區(qū)尺寸參數(shù)的近似計(jì)算方法［7-9］。這些研究成果以巖石中的侵徹和爆炸為研究背景，在球坐標(biāo)下對(duì)球?qū)ΨQ的巖石中的爆炸與沖擊問題開展研究。這為巖石中柱形裝藥爆破的破壞區(qū)域研究提供了很好的參考，本文即以此為基礎(chǔ)，在軸對(duì)稱坐標(biāo)下建立巖石爆破近區(qū)的運(yùn)動(dòng)方程和新的速度場關(guān)系式，導(dǎo)出柱形裝藥在巖石中爆破形成的各破壞分區(qū)半徑的計(jì)算公式。1基本假設(shè)如圖1所示，炸藥在巖體中爆炸后，將巖體的變形與破壞分為以下個(gè)區(qū)域，爆炸空腔(r＜a)，破碎區(qū)(a≤r＜b)，，當(dāng)破碎波的傳播慢于裂縫的擴(kuò)展時(shí)，就產(chǎn)生了徑向裂縫區(qū)(b≤r＜c)，在徑向裂縫區(qū)之外是沒有破壞的彈性區(qū)(r≥c)，其中a、b和c與時(shí)間t有關(guān)，r是現(xiàn)行半徑。圖1巖石破壞分區(qū)Fig．1Dividedzonesofrockbreakage2爆炸空腔爆炸空腔內(nèi)的氣體壓力，可按照爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程來確定［8］p(a)=p0ρnρ()zγ(1)式中，ρn和ρz為爆轟氣體與固體炸藥的密度。對(duì)于TNT可取以下參數(shù)值:ρz=1600kg/m3，p0=1010Pa，γ=3。對(duì)于柱形裝藥的軸對(duì)稱問題來說，氣體壓力可以表示為p(a)=p0aa()0－2γ(2)式中，a0和a是裝藥的半徑與現(xiàn)行爆炸腔室的半徑。3破碎區(qū)3．1運(yùn)動(dòng)方程炸藥爆炸引起的破壞區(qū)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程用松散介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程描述，在空間坐標(biāo)和軸對(duì)稱坐標(biāo)體系下的形式為［10］ρ鐓υ鐓t+υ鐓υ鐓()r=鐓σr鐓r+(σr－σθ)r(3)式中:ρ為巖石介質(zhì)密度;υ為徑向質(zhì)點(diǎn)速度;
【作者單位】： 海軍工程大學(xué)勤務(wù)學(xué)院;解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院;總參工程兵第四設(shè)計(jì)研究所;
【基金】：國家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目(51308544)
【分類號(hào)】：U455.6

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