為研究雙向聚能拉伸爆破應(yīng)力波傳播及裂紋演化規(guī)律,采用理論分析、數(shù)值模擬等方法,研究單孔爆破、連孔爆破、間隔爆破爆炸應(yīng)力波的傳播形式和裂紋擴(kuò)展規(guī)律。結(jié)果表明,連孔聚能爆破和間隔聚能爆破的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度都在水平徑向上達(dá)到了900 mm,而單孔聚能爆破僅600 mm,說(shuō)明連孔聚能爆破時(shí)應(yīng)力波的疊加使切向拉應(yīng)力增大,聚能方向形成了與孔心連線相平行的裂紋,裂紋開裂延伸,直至貫通。間隔爆破時(shí)隨著應(yīng)力波的傳播,裂紋尖端張拉應(yīng)力區(qū)也不斷向前推移,促使裂紋繼續(xù)發(fā)展,直至貫通。該項(xiàng)研究在巖石成型爆破中提供了有效真實(shí)的參考依據(jù),具有廣闊的應(yīng)用前景。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(04)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

間隔聚能爆破數(shù)值模擬圖

雙向聚能拉伸爆破技術(shù)在2003年由何滿潮院士首先提出,該項(xiàng)技術(shù)充分利用了巖石的“抗壓怕拉”特性,它通過(guò)將點(diǎn)狀PVC聚能管與普通礦用炸藥相結(jié)合,使炸藥爆炸后在聚能方向上形成切向拉應(yīng)力,最大限度地將爆轟壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)圍巖的張拉作用,在聚能方向上形成有效的定向預(yù)裂[13]。同時(shí),由于非聚能方向上PVC管的緩沖作用,避免了非聚能方向上孔壁巖石的損傷破壞,雙向聚能拉伸爆破原理及聚能裝置示意圖如圖1所示。聚能爆破過(guò)程中,在炮孔周圍形成沖擊波,由于聚能裝置和巖石質(zhì)點(diǎn)的位移,使得沖擊波迅速衰減為應(yīng)力波,應(yīng)力波的傳播和疊加達(dá)到了破巖的效果。通過(guò)分析可知,雙向聚能拉伸爆破裂紋擴(kuò)展過(guò)程分為:沖擊波對(duì)設(shè)定方向巖石的壓裂作用、應(yīng)力波沿設(shè)定方向?qū)r石的拉伸裂紋擴(kuò)展、高溫高壓氣體氣楔作用和拉伸作用共同引起的裂紋延伸三個(gè)過(guò)程[14-15]。假設(shè)爆破炮孔為理想絕熱密閉空間,設(shè)炸藥起爆后在聚能方向上孔壁受到的爆轟產(chǎn)物沖擊壓力為

雙向聚能拉伸爆破在炸藥起爆后,首先聚能裝置上的聚能孔使爆生氣體直接與孔壁接觸,產(chǎn)生的壓應(yīng)力迅速轉(zhuǎn)化為沿聚能方向的張拉應(yīng)力,非聚能方向上受到的壓應(yīng)力作用于孔壁時(shí)可分解為垂直于聚能方向的分力Py和平行于聚能方向的分力Px,當(dāng)垂直于聚能方向的分力疊加大于巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí),孔壁將沿聚能方向發(fā)生拉裂破壞,生成初始徑向裂隙;其次以應(yīng)力波的疊加為主要開裂機(jī)制指導(dǎo)裂紋擴(kuò)展;最后由于應(yīng)力波在巖石中傳播的衰減,由爆生氣體的膨脹作用與應(yīng)力波的疊加共同作用貫通裂紋。其單孔聚能爆破力學(xué)模型如圖2所示。當(dāng)應(yīng)力波作用于孔壁后,隨著波在巖體中的傳播將產(chǎn)生應(yīng)力波的疊以及爆生氣體在水平徑向裂隙中膨脹擠壓,以至合力大于巖石的抗拉強(qiáng)度而造成開裂。以炮孔的1/4為例其合力的函數(shù)式為

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3428586