本文選題：靜態(tài)破碎劑　切入點(diǎn)：各種形狀裝藥孔定向開(kāi)裂　出處：《西南科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：靜態(tài)爆破技術(shù)具有無(wú)噪音、無(wú)震動(dòng)、無(wú)飛石和無(wú)粉塵的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于巖土、交通、采礦、水利水電等工程中。針對(duì)圓孔裝藥后的膨脹應(yīng)力在孔周邊呈現(xiàn)均勻分布而無(wú)法控制裂紋擴(kuò)展方向這一問(wèn)題,展開(kāi)含不同形狀單孔、多孔的靜態(tài)定向破裂力學(xué)機(jī)理、實(shí)驗(yàn)及其技術(shù)研究。通過(guò)分析認(rèn)為:微裂紋是在較高壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和藥柱與孔壁之間的摩擦力作用下產(chǎn)生的,然后隨著膨脹力的增大,沿著某幾條微裂紋擴(kuò)展成宏觀裂紋。建立了含橢圓孔、矩形孔靜態(tài)膨脹受力的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)計(jì)算得到:橢圓孔長(zhǎng)軸尖角處的應(yīng)力集中系數(shù)達(dá)到3-9倍,矩形孔四個(gè)尖角處的應(yīng)力集中系數(shù)達(dá)到7-9倍。基于此結(jié)論,確定了靜態(tài)定向開(kāi)裂的兩個(gè)基本條件:開(kāi)裂位置確定與膨脹力向垂直于開(kāi)裂方向集中。利用混凝土易于造孔的特點(diǎn),分別澆筑了一系列不同幾何尺寸的含圓孔、橢圓孔、矩形孔和模擬矩形孔、菱形孔鋼模具的混凝土試塊,并進(jìn)行靜態(tài)破碎試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn):相對(duì)于圓形孔,其他形狀的裝藥孔都有一定的定向作用,并且定向效果:矩形孔弱于菱形孔,菱形孔弱于橢圓孔。研究了多個(gè)約束面上含成排圓孔的巖石分割機(jī)理,同樣也能起到定向作用。同時(shí),利用聲發(fā)射儀器記錄并分析了裂紋擴(kuò)展的時(shí)空分布規(guī)律,聲發(fā)射事件數(shù)的密集程度能很好地反應(yīng)裂紋擴(kuò)展的路徑:從鉆孔中部出現(xiàn)較多裂紋,然后向孔口自由面擴(kuò)展,直至擴(kuò)展到邊沿。利用ANSYS有限元軟件對(duì)其應(yīng)力場(chǎng)分布和裂紋擴(kuò)展進(jìn)行分析,模擬結(jié)果與理論分析、試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。最后,對(duì)實(shí)際工程中巷道斷面修復(fù)、巷道貫通等進(jìn)行了數(shù)值仿真與物理模型實(shí)驗(yàn)。
[Abstract]:Static blasting technology has the advantages of no noise, no vibration, no flying stone and no dust, so it is widely used in geotechnical, traffic, mining, In water conservancy and hydropower engineering, aiming at the problem of uniform distribution of expansion stress in the periphery of round hole after charging and the failure to control the direction of crack propagation, the mechanics mechanism of static directional fracture with different shapes and holes is developed. Through the analysis, it is concluded that the microcracks are produced under the action of high pressure stress, tensile stress and friction between the charge column and the hole wall, and then increase with the expansion force. A mathematical model of static expansion force of elliptical hole and rectangular hole is established. The stress concentration factor at the sharp corner of the long axis of elliptical hole is 3-9 times higher than that at the tip of the long axis of elliptical hole. The stress concentration factor at the four sharp corners of a rectangular hole is 7-9 times. Based on this conclusion, two basic conditions of static directional cracking are determined: the crack position is determined and the expansion force is concentrated perpendicular to the crack direction. A series of concrete test blocks with round holes, elliptical holes, rectangular holes, simulated rectangular holes, rhombic holes and steel dies with different geometric sizes were cast, and the static crushing tests were carried out. The results showed that: compared with the circular holes, Other shaped charge holes have some directional effect, and the directional effect is that the rectangular hole is weaker than the rhombic hole, the diamond hole is weaker than the elliptical hole. The mechanism of rock segmentation with rows of circular holes on several constrained surfaces is studied. At the same time, the time-space distribution law of crack propagation is recorded and analyzed by acoustic emission instrument. The density of acoustic emission events can well reflect the path of crack growth: more cracks appear from the middle of borehole. The stress field distribution and crack propagation are analyzed by ANSYS finite element software. The simulation results are in good agreement with the theoretical analysis. Numerical simulation and physical model experiments are carried out on the roadway section repair and tunnel penetration in practical engineering.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：1584013