本文選題：節(jié)理巖體　切入點(diǎn)：爆破　出處：《北京工業(yè)大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：爆破作用過程中會(huì)產(chǎn)生巨大能量，因其具有一般機(jī)械或者人力所無法替代的優(yōu)勢(shì)而成為為工程建設(shè)服務(wù)的一種重要技術(shù)手段。在我國從20世紀(jì)50年代起爆破就已成為水電、煤炭、冶金、鐵路交通和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工業(yè)領(lǐng)域中破碎巖體的主要方法。在實(shí)際工程中絕大多數(shù)的表層巖石被裂隙、溶洞等軟弱結(jié)構(gòu)面分割成節(jié)理巖體，節(jié)理破壞了巖石的整體性，使其強(qiáng)度降低；節(jié)理的存在為爆破能量的過早外逸提供通道，使爆破能量分布不均，從而影響爆破破壞形式。因此，研究節(jié)理巖體的爆破破壞機(jī)理，分析不同形式的節(jié)理對(duì)于巖石爆破能量分布及傳播的影響，對(duì)于選取合理的爆破位置、提高爆炸能量利用率、改善爆破效果，保證施工安全等均有實(shí)際意義和重要的理論價(jià)值。 本文基于以上問題，依托國家自然科學(xué)基金(40972189、51038009)和北京市自然科學(xué)基金（8111001），以河北赤城縣某爆破開挖工程為背景，收集現(xiàn)場(chǎng)巖石參數(shù)、典型節(jié)理參數(shù)及爆破參數(shù)等資料，運(yùn)用LS-DYNA與顆粒流離散元程序PFC相結(jié)合的方法，建立節(jié)理巖體爆破模型，研究總結(jié)不同形式節(jié)理對(duì)巖體中爆破能量傳播及爆破漏斗成型效果的影響。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn)： 1.介紹顆粒流離散元程序，通過雙軸加載試驗(yàn)總結(jié)分析細(xì)觀參數(shù)（接觸模型、摩擦系數(shù)、粘結(jié)強(qiáng)度等）對(duì)宏觀力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律，為細(xì)觀參數(shù)的選取提供理論依據(jù)；運(yùn)用LS-DYNA軟件模擬巖石爆破過程，，并選取距藥包足夠近的單元記錄其速度時(shí)程曲線，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PFC可讀的文件格式，以便在PFC中實(shí)現(xiàn)炸藥爆破的模擬； 2.結(jié)合實(shí)際工程巖體參數(shù)，并以室內(nèi)試驗(yàn)曲線為標(biāo)準(zhǔn)，通過不斷試算的方法擬合該曲線得到巖體顆粒細(xì)觀參數(shù)，建立節(jié)理巖體模型。通過算例分析爆破能量在節(jié)理中的傳播衰減規(guī)律驗(yàn)證模型參數(shù)、邊界條件、阻尼等設(shè)定的有效性； 3.建立不同傾角節(jié)理的巖體模型，通過對(duì)節(jié)理兩側(cè)顆粒入射波和反射波速度峰值變化的分析，得出節(jié)理與藥包連線夾角為90o時(shí)，節(jié)理對(duì)爆破能量的衰減作用最��； 4.通過對(duì)模型中兩平行節(jié)理間距的改變，總結(jié)節(jié)理間距比率（節(jié)理間距與爆破波波長(zhǎng)比值）對(duì)爆破能量傳播的影響規(guī)律，結(jié)果顯示節(jié)理對(duì)能量衰減的最大值發(fā)生在間距比率δ為1.2的情況中； 5.考慮節(jié)理與藥包相對(duì)位置的多樣性，建立節(jié)理與藥包最小抵抗線及其延長(zhǎng)線相交、垂直、平行的巖體模型，分析不同工況下爆破漏斗的成型效果。 最后，就存在的問題和需要進(jìn)一步研究的工作進(jìn)行了簡(jiǎn)要的討論。
[Abstract]:Blasting can produce huge energy in the process of blasting, because of its irreplaceable advantage of general machinery or manpower, it has become an important technical means to serve engineering construction. In our country, blasting has become hydropower since 1950s. The main method for breaking rock mass in industrial fields such as coal, metallurgy, railway transportation and infrastructure construction. In practical engineering, most of the surface rock is divided into jointed rock masses by cracks, weak structural planes such as karst caves, etc. The joint destroys the integrity of rock and reduces its strength, and the existence of joint provides a channel for premature escape of blasting energy, which causes the uneven distribution of blasting energy and affects the failure form of blasting. Therefore, the mechanism of blasting failure of jointed rock mass is studied. It is of practical significance and important theoretical value to analyze the influence of different joints on the energy distribution and propagation of rock blasting, to select a reasonable blasting location, to improve the utilization ratio of explosion energy, to improve the blasting effect and to ensure the safety of construction. Based on the above problems, this paper, relying on the National Natural Science Foundation of China 40972189 (51038009) and the Beijing Natural Science Foundation (8111001), and taking a blasting excavation project in Chicheng County, Hebei Province, as the background, collects the field rock parameters, typical joint parameters and blasting parameters, etc. In this paper, a jointed rock mass blasting model is established by combining LS-DYNA with particle flow discrete element program PFC. The effects of different joints on blasting energy propagation and blasting funnel forming effect in rock mass are summarized. The main contents of this paper are as follows:. 1. The discrete element program of particle flow is introduced. The influence of mesoscopic parameters (contact model, friction coefficient, bond strength, etc.) on macroscopic mechanical properties is summarized and analyzed by biaxial loading test, which provides a theoretical basis for the selection of meso-parameters; The rock blasting process is simulated by LS-DYNA software, and the velocity time history curve is recorded by selecting the unit close enough to the charge packet, and then the data are converted into the PFC readable file format, so that the explosive blasting simulation can be realized in PFC. 2. Combining with the actual engineering rock mass parameters and taking the indoor test curve as the standard, the mesoscopic parameters of rock mass particles are obtained by fitting the curve with the method of continuous trial calculation. By analyzing the propagation and attenuation law of blasting energy in joints, the validity of model parameters, boundary conditions and damping is verified. 3. The rock mass models with different dip joints are established. Through the analysis of the peak velocity variation of the incident and reflected waves of particles on both sides of the joints, it is concluded that when the angle between joint and charge line is 90 o, the effect of joint attenuation on blasting energy is the least. 4. By changing the distance between two parallel joints in the model, the influence of joint spacing ratio (ratio of joint spacing to blasting wave length) on blasting energy propagation is summarized. The results show that the maximum value of joint to energy attenuation occurs when the spacing ratio 未 is 1.2. 5. Considering the diversity of the relative positions of joints and charge packs, a rock mass model, which intersects, perpendicular and parallels the minimum resistance line and its extension line, is established, and the forming effect of the blasting funnel under different working conditions is analyzed. Finally, the existing problems and further research work are briefly discussed.
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：1671449