【摘要】：在巷道爆破開挖工程領(lǐng)域,為了使爆破成巷達(dá)到預(yù)期效果,改善錨固巖體受爆破動載影響的應(yīng)力狀態(tài),提高工程的穩(wěn)定性,進(jìn)行爆破動載下錨固巖體損傷特性的研究具有極其重要的意義。由于施工進(jìn)度的要求,經(jīng)常需要爆破作業(yè)與巷道支護(hù)作業(yè)交替進(jìn)行,巷道爆破開挖又不可避免的會對錨固系統(tǒng)產(chǎn)生影響。經(jīng)分析研究,爆破動載對錨固系統(tǒng)的影響存在影響范圍區(qū);在區(qū)域內(nèi)研究錨固巖體動態(tài)損傷情況,通過合理優(yōu)化參數(shù),可以增加巷道的使用壽命。本文主要通過理論分析、數(shù)值模擬和工程實測的方法分析爆破動載對錨固巖體動態(tài)損傷的影響。通過理論分析將受到爆破動載影響下的圍巖進(jìn)行分區(qū);利用ANSYS軟件模擬圍巖裂隙擴(kuò)展情況,從而探究裂隙擴(kuò)展規(guī)律;運(yùn)用應(yīng)力波理論通過波勢函數(shù)展開法研究錨固系統(tǒng)在平面簡諧波作用下的動態(tài)響應(yīng),并分析了錨固巖體靜、動載條件下的應(yīng)力狀態(tài);利用數(shù)值模擬軟件分析研究了一次爆破與微差爆破對錨固巖體產(chǎn)生損傷的影響因素,模擬循環(huán)爆破來探究錨固巖體累積損傷;通過工程實測驗證了理論與模擬的可行性。通過三種研究方法,取得的認(rèn)識和結(jié)論如下:(1)通過模擬巷道斷面炮孔爆破時的裂隙擴(kuò)展過程,得出了炮孔之間裂隙發(fā)育情況,揭示了圍巖裂隙擴(kuò)展規(guī)律。(2)利用極坐標(biāo)工具分析出在入射波與錨固系統(tǒng)夾角呈0°和180°時正應(yīng)力值最大,在夾角呈90°和270°時正應(yīng)力值最小;軸向、徑向和切向正應(yīng)力中軸向正應(yīng)力的值最小。(3)通過分析預(yù)應(yīng)力與錨固系統(tǒng)之間的相互作用,得出預(yù)應(yīng)力在錨固系統(tǒng)中力的傳遞規(guī)律;預(yù)應(yīng)力的作用下使得錨固體-錨桿界面及周圍巖體拉應(yīng)力作用較強(qiáng),在爆破動載的作用下該區(qū)域易受影響產(chǎn)生損傷或破壞。(4)利用ANSYS軟件模擬了一次爆破與微差爆破作用下錨固巖體損傷模型,得出巷道頂板錨固巖體受到的應(yīng)力較大;通過探究錨固巖體損傷隨距巷道表面距離、應(yīng)力大小和質(zhì)點振動速度之間的關(guān)系,得到損傷與距離呈非線性遞減關(guān)系,損傷與應(yīng)力和質(zhì)點振動速度呈非線性遞增關(guān)系的性質(zhì)。(5)以園子溝煤礦作為工程背景,在西翼二號回風(fēng)大巷進(jìn)行工程爆破作業(yè),利用RSM-SY5聲波測試儀檢測數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)爆破作用下錨固巖體的累積損傷并不是簡單的損傷疊加;損傷與爆破次數(shù)之間存在非線增長關(guān)系,但是隨著工作面的推進(jìn)損傷增長速率逐漸減小。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD353.6
【圖文】：

圖 2-3 不同時間間隔裂隙擴(kuò)展云圖Figure 2-3 Crack expansion cloud map at different time intervals上圖 2-3 中，微差起爆時間間隔分別為 850μs、1400μs、2700μs、4700μs。850μs 時輔助眼開始起爆，從圖中可以看出來應(yīng)力波呈圓環(huán)的形式向外介質(zhì)傳播，在這個時刻輔助孔周圍的巖體強(qiáng)度小于爆炸產(chǎn)生的壓力，巖石受沖擊波壓力的影響發(fā)生徑向移動，導(dǎo)致輔助孔周圍巖石壓碎形成爆破堆，進(jìn)而形成壓碎區(qū)，圖中不規(guī)則的白色區(qū)域為壓碎區(qū)域。壓碎區(qū)外的巖石任然受到?jīng)_擊波的影響但是較壓碎區(qū)的破壞程度要小。隨著距離的增加沖擊波逐漸衰減為應(yīng)力波，應(yīng)力波對巖石的破壞程度較沖擊波要小的多；應(yīng)力波在介質(zhì)傳播的過程中可以分解為徑向應(yīng)力和切向拉應(yīng)力兩種應(yīng)力形式；爆破載荷主要以徑向應(yīng)力作用使巖石介質(zhì)破壞，切向拉應(yīng)力的值約為徑向應(yīng)力的一半，但是巖石的抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的 1/15，切向拉應(yīng)力在對巖石破壞的過程可以使巖石拉伸破壞，巖體內(nèi)形成徑向裂隙從而導(dǎo)致巖體的破壞。在上圖 1400μs 時刻及之后的圖中可以看出，由于周邊孔裝藥量少于輔助孔，所以在爆破后形成的壓碎區(qū)范圍有明顯的不同。爆破后還可以明顯的看出裂隙的發(fā)育情況，圖中裂隙端部為裂隙尖端，云圖中尖端處的應(yīng)力大于裂隙其他部位，

圖 3-3 極坐標(biāo)下徑向正應(yīng)力圖Figure 3-3 Radial normal stress diagram in polar coordinate力的極坐標(biāo)公式命令為：*(1+m)/2*(1+R1^2/R2^2)-p*(1-m)/2*[1+(3*R2^4+R1^4)/力極坐標(biāo)下以 sgmxt（公式中為 ）為因變量，如圖

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙萬春;王婷婷;付曉飛;官兵;;水力壓裂巖體損傷破裂折迭突變模型研究與應(yīng)用[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2014年S2期

2 宋修海;;巖體損傷演化的協(xié)同效應(yīng)及其熱彈性不穩(wěn)定性[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2007年05期

3 劉懷恒;楊更社、張長慶著《巖體損傷及檢測》1998年陜西科技出版社出版[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2000年04期

4 袁建新;;巖體損傷問題[J];巖土力學(xué);1993年01期

5 曾德順,孫鈞;在應(yīng)力空間描述巖體損傷本構(gòu)關(guān)系的一種模型[J];上海力學(xué);1999年03期

6 趙永;楊天鴻;張鵬海;周靖人;于慶磊;;基于微震參數(shù)的巖體損傷過程數(shù)值模擬分析[J];采礦與安全工程學(xué)報;2018年01期

7 李久林，唐輝明;分形幾何在巖體損傷分析中的應(yīng)用[J];工程勘察;1994年02期

8 趙建平;戴東波;張振洋;姚天雨;楊曉紅;;線性聚能爆破時影響巖體損傷因素的灰色關(guān)聯(lián)分析[J];爆破;2018年04期

9 潘鵬飛;孫厚廣;韓忠和;馮春;郭汝坤;李世海;;爆破開采誘發(fā)周邊巖體損傷破裂的數(shù)值模擬研究[J];金屬礦山;2016年06期

10 吳立,張?zhí)戾a;巖體損傷斷裂性分級的研究[J];地球科學(xué);1992年05期

相關(guān)會議論文 前7條

1 朱珍德;胡定;;巖體損傷流變模型及其有限元分析[A];第八屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

2 嚴(yán)鵬;單治鋼;陳祥榮;周永;;深部巖體爆破損傷及控制研究[A];第三屆全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2009年

3 李俊如;夏祥;李海波;王曉煒;周青春;;核電站基巖爆破開挖損傷區(qū)研究[A];第九屆全國巖石動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

4 雷文海;劉啟航;趙楊力;陳新;;節(jié)理間距和傾角對巖體損傷演化影響的圖像分析[A];北京力學(xué)會第21屆學(xué)術(shù)年會暨北京振動工程學(xué)會第22屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2015年

5 楊盼;崔光祖;范楊;;單軸壓縮下節(jié)理間距和傾角對巖體損傷演化影響的圖像分析[A];北京力學(xué)會第二十二屆學(xué)術(shù)年會會議論文集[C];2016年

6 楊年華;;關(guān)于預(yù)裂爆破與淺孔爆破的巖體損傷對比試驗研究[A];中國爆破新技術(shù)Ⅱ[C];2008年

7 王樂華;李建林;楊學(xué)堂;陳平山;黃建文;;巖體彈塑粘損傷力學(xué)模型及其工程應(yīng)用[A];第九屆全國巖石動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 夏祥;爆炸荷載作用下巖體損傷特征及安全閾值研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2006年

2 汪亦顯;含水及初始損傷巖體損傷斷裂機(jī)理與實驗研究[D];中南大學(xué);2012年

3 李正軍;基于最小耗能原理水力壓裂裂縫啟裂及擴(kuò)展規(guī)律研究[D];東北石油大學(xué);2011年

4 冷先倫;深埋長隧洞TBM掘進(jìn)圍巖開挖擾動與損傷區(qū)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 朱亞州;爆破動載下錨固巖體損傷特性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2019年

2 楊明山;某露天銅礦爆破作用下巖體損傷范圍研究[D];江西理工大學(xué);2018年

3 劉東;巖體損傷演化的協(xié)同動力系統(tǒng)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2011年

4 明鋒;壩基開挖爆破的巖體損傷試驗研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

5 閆冬雪;浸油條件下飽和巖體損傷斷裂機(jī)制研究[D];重慶大學(xué);2016年

6 杜習(xí)亞;基于突變理論的煤巖體損傷破裂研究[D];東北石油大學(xué);2017年

7 鄧映香;循環(huán)爆破加載下工程巖體損傷演化特性研究[D];江西理工大學(xué);2013年

8 孫新建;爆破地震速度激勵下反應(yīng)譜特性與震動損傷研究[D];太原理工大學(xué);2008年

9 宋成梓;爆破荷載作用下邊坡巖體損傷破壞的試驗研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

10 李俊鵬;考慮流固耦合的偏壓隧道開挖擾動區(qū)巖體損傷研究[D];西南石油大學(xué);2014年

本文編號：2736105