本文關(guān)鍵詞：水壓爆破應(yīng)力波傳播及破煤巖機(jī)制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,水壓爆破技術(shù)在工程爆破領(lǐng)域有了一定的應(yīng)用,如拆除控制爆破、井巷掘進(jìn)爆破、隧道光面爆破、露天礦開采爆破等。水壓爆破因其傳能效率高、水楔作用效果明顯,具有破巖能力強(qiáng)、炸藥能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)�；谒畨罕埔陨咸匦�,本文提出了一種煤層水壓爆破的新方法,該方法能夠在煤體中形成大范圍裂隙,從而提高煤體透氣性。本文主要研究煤體水壓爆破應(yīng)力波傳播及破煤巖機(jī)制,為該方法的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文采用理論分析、相似模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的方法研究了煤體水壓爆破應(yīng)力波傳播及破煤巖機(jī)制。主要研究成果如下:①根據(jù)炸藥爆轟波理論和水中沖擊波理論,研究了水壓爆破水中沖擊波的形成和傳播規(guī)律,推導(dǎo)了水中沖擊波初始?jí)毫涂妆谌肷鋲毫Φ挠?jì)算公式,借助彈性波理論,求解了煤體內(nèi)初始應(yīng)力。研究表明:炸藥爆炸性能參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)、煤體物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)是影響煤體水壓爆破應(yīng)力的主要因素。水中沖擊波初始?jí)毫﹄S炸藥爆速和爆轟壓力的增大而增大;孔壁入射壓力和煤體中初始應(yīng)力隨炸藥密度和爆熱的增大而增大,隨裝藥不耦合系數(shù)的增大而降低;相同裝藥條件下,煤體的波阻抗越大,所受初始應(yīng)力越強(qiáng)。②根據(jù)應(yīng)力波理論,研究了煤體中爆炸應(yīng)力波傳播與衰減規(guī)律,基于Mises強(qiáng)度準(zhǔn)則建立了煤體粉碎區(qū)破壞判據(jù),基于最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則建立了煤體裂隙區(qū)破壞判據(jù)。煤體中有效應(yīng)力超過煤體動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度時(shí),煤體呈現(xiàn)塑性壓縮破壞,在炮孔周圍形成粉碎區(qū)。爆炸應(yīng)力波產(chǎn)生的切向應(yīng)力超過煤體動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度時(shí),煤體呈現(xiàn)脆性拉伸破裂,形成裂隙區(qū)。③開展了煤體爆破相似模擬實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)比分析了水、空氣兩種炮孔不耦合介質(zhì)對(duì)煤體爆破作用的影響,采用超動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)模擬煤體中產(chǎn)生的爆炸應(yīng)變進(jìn)行了采集分析,并綜合評(píng)價(jià)了裂紋形態(tài)、裂面質(zhì)量等爆破效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:水壓爆破(即水介質(zhì)不耦合裝藥爆破)時(shí),煤體中爆炸應(yīng)力波衰減指數(shù)為3-[0.8μo/(1-0.8μo)],首先在炮孔周圍形成粉碎區(qū),粉碎區(qū)半徑約為炮孔半徑的1.5倍,然后形成大范圍裂隙區(qū),裂隙區(qū)半徑約為炮孔半徑的13倍,最后形成爆破松動(dòng)區(qū);相同實(shí)驗(yàn)條件下,水壓爆破產(chǎn)生的徑向和切向峰值應(yīng)力分別是空氣介質(zhì)不耦合裝藥爆破徑向和切向峰值應(yīng)力的2.15倍、2.4倍;水壓爆破后模擬煤體內(nèi)產(chǎn)生多條長(zhǎng)寬貫通型裂紋,破壞斷裂現(xiàn)象嚴(yán)重,空氣介質(zhì)不耦合裝藥爆破時(shí),產(chǎn)生擴(kuò)腔現(xiàn)象,在炮孔周壁和底部形成壓實(shí)區(qū),沒有產(chǎn)生明顯裂紋,對(duì)比證明了水壓爆破煤體致裂效果明顯。④運(yùn)用顯示非線性動(dòng)力分析程序ANSYS/LS-DYNA采用ALE算法對(duì)水壓爆破煤體過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明:煤體中爆炸應(yīng)力波是以起爆點(diǎn)為中心呈橢圓形向四周傳播的,應(yīng)力波衰減速度先快后慢,在炮孔近處,以壓應(yīng)力為主,在炮孔遠(yuǎn)處,以拉應(yīng)力為主;煤體裂紋擴(kuò)展具有一定方向性,呈徑向發(fā)散狀分布,裂紋分岔沒有方向性,呈隨機(jī)性分布;水的動(dòng)力阻抗與爆轟產(chǎn)物動(dòng)力阻抗相近,沖擊波在水中傳播時(shí),水本身消耗的變形能很小,水介質(zhì)能量傳播效率很高,傳能作用明顯。
【關(guān)鍵詞】：水壓爆破 水中沖擊波 爆炸應(yīng)力波 破壞判據(jù) 相似模擬實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD235
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 水壓爆破研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 煤體爆破研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線13-16
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.3.2 技術(shù)路線14-16
• 2 水壓爆破應(yīng)力波傳播及破煤巖機(jī)制理論研究16-22
• 2.1 水中沖擊波形成和傳播規(guī)律16-18
• 2.2 煤體中應(yīng)力波傳播與衰減規(guī)律18-19
• 2.3 煤體破壞判據(jù)19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 水壓爆破應(yīng)力波傳播及破煤巖機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究22-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)條件22-25
• 3.1.1 測(cè)試原理22-23
• 3.1.2 測(cè)試系統(tǒng)23-25
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案25-27
• 3.3 實(shí)驗(yàn)過程27-32
• 3.3.1 制備應(yīng)變磚28-29
• 3.3.2 制備試件29-30
• 3.3.3 爆破試件30-32
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果32-38
• 3.4.1 爆炸應(yīng)力分析32-36
• 3.4.2 爆破效果分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 水壓爆破應(yīng)力波傳播及破煤巖機(jī)制數(shù)值模擬研究39-50
• 4.1 ANSYS/LS-DYNA簡(jiǎn)介39-40
• 4.2 幾何模型40-41
• 4.3 材料模型及參數(shù)確定41-42
• 4.4 數(shù)值模擬計(jì)算42-45
• 4.5 計(jì)算結(jié)果分析45-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 5 結(jié)論與展望50-52
• 5.1 主要結(jié)論50-51
• 5.2 展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 附錄56
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文56
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)專利56
• C. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加科研項(xiàng)目情況56

【相似文獻(xiàn)】

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3 通訊員 郭瑞民 方玲;節(jié)能環(huán)保水壓爆破成功[N];中國(guó)鐵道建筑報(bào);2005年

4 記者 吳炳森;二十四局集團(tuán)水壓爆破技驚溫福線[N];中國(guó)鐵道建筑報(bào);2006年

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  本文關(guān)鍵詞：水壓爆破應(yīng)力波傳播及破煤巖機(jī)制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：317676