层理面对水压爆破应力波传播规律的影响

水压爆破应力波的传播过程决定了爆破的作用效果及影响范围,层状岩体中的层理面特征对水压爆破应力波的传播路径及衰减具有直接影响.为明确水压爆破应力波在层状岩体内的传播规律及影响因素,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了层理面位置及其介质属性对水压爆破应力波传播的影响规律.结果表明:水压爆破相对于常规爆破产生的初始应力...     

非均质含裂隙岩体预裂爆破成缝的理论分析

本文分析了预裂爆破时爆炸应力波与介质中的有限长裂隙、贯穿裂隙的相互作用过程;探讨了岩体中的结构弱面对爆炸应力波传播的影响;阑述了含裂隙岩体预裂成缝机理。     

爆破载荷作用下煤厚变异区损伤破坏特征实验研究

针对地质构造区域爆破施工容易诱发煤与瓦斯突出的现实情况,建立煤岩组合弹性力学模型、根据爆炸应力波在煤岩介质中的传播与作用规律,分析了煤层变厚时原岩应力的分布特征、爆炸应力波在构造煤岩体中的传播过程,并结合相似模拟实验与数值模拟研究了爆破载荷作用下煤厚变异区的损伤破坏特征。理论分析表明,薄煤层区域承受的原岩应力高于厚煤层,且应力变化梯度随煤厚减小率的增大而增大,爆炸应力波由岩体传播至构造煤体时会发生波的透射和反射现象,反射形成的拉伸波将加剧煤岩交界面岩体侧的损伤程度;爆破模拟实验中采集得到的应力曲线,煤厚变异区岩体处的测点存在着2次较大的拉应力峰值,应力波在该处相互作用形成了叠加破坏区,破坏区同时又引导其余方向的爆生裂纹向其延伸汇集,导致岩体严重破坏。数值模拟验证了爆炸应力波在煤岩交界面上的透射和反射现象,应力云图表明应力波在煤厚渐变区的叠加作用最明显且延续时间长。研究成果对于揭示爆破扰动煤厚变异区诱发煤与瓦斯突出的机制有重要指导意义。     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体中的裂隙直接影响到爆炸应力波在岩体中的传播,进而影响到爆破效果。针对宏观闭合裂隙岩体的特点,采用LS—DYNA与离散元软件3DEC相结合的方法,分别模拟了含1条裂隙、2条平行裂隙和2条相交裂隙岩体中爆炸应力波的传播特点。结果表明,台阶爆破中应力波的分布并不均匀,应力波主要朝自由面的方向传播;闭合型宏观裂隙阻碍爆炸应力波的传播,岩体中裂隙越多,最小主应力降低的越快,2条裂隙时,炮孔附近的拉应力降低了约30%。     

软弱夹层对爆炸应力波传播过程的影响研究

针对含软弱夹层岩体爆炸应力波的传播过程,采用数值模拟的方法,探讨了软弱夹层厚度、位置及角度对爆炸应力波传播的影响规律。研究结果表明:爆炸应力波在软弱夹层界面处发生反射,产生的拉伸应力波使应力波能量在迎波面汇聚,加剧该部分岩体的破坏程度。随着软弱夹层厚度的增加,前方岩体拉应力峰值增长作用由近迎波面岩体向炮孔周边岩体传播,拉应力峰值增长率逐渐提高;同时,夹层阻隔作用增强,后方岩体有效应力峰值衰减加快。软弱夹层与起爆中心的间距减小使得夹层前方岩体拉应力峰值显著增长,而对夹层后方岩体的阻隔作用逐渐减弱。应力波能量主要汇聚在软弱夹层的垂直方向,致使岩体爆破产生的裂缝偏离水平测线方向而向软弱夹层法线方向发展。研究成果可用于指导类似地层隧道爆破施工设计。     

粘弹性岩体中的爆炸应力波

本文从理论上研究了粘弹性岩体中爆炸应力波的传播规律,建立了粘弹性应力波传播的数值计算方法.研究表明,由于粘滞数应,应力波波阵面的不连续性已不复存在,低应力的传播速度高于高应力的传播速度,应力波的上升时间越来越大,且应力波的衰减指数与装药直径有关.     

完整岩体对测井频率应力波的滤波特性

不同频率范围内的应力波在岩体的传播过程中,衰减系数对频率的依赖性具有显著差异。通过现场试验研究完整岩体对测井频率范围内应力波的滤波特性,针对常用黏弹性模型在描述衰减系数与频率关系存在不足,在频域上对黏性系数进行非定常处理,建立黏性系数非定常Maxwell模型,采用波形相关系数评价改进模型的滤波效果。研究结果表明,完整岩体总体上表现为低通滤波,在低通滤波范围内具有非等间距带通滤波特性,随传播距离增加,带通数逐渐减小;在吸收频率过渡带,应力波衰减系数随频率变化非常快,黏性系数非定常Maxwell模型能够有效描述应力波在完整岩体中的衰减系数变化规律;吸收频率过渡带的边界频率与传播距离成负指数关系,吸收频率过渡带的陡度参数可以近似认为是常数;随传播距离增加,黏性系数非定常Maxwell模型描述完整岩体的滤波效果明显提高,当传播距离为4.75m时,波形相关系数达到0.89,表明采用改进模型描述完整岩体是有效的。     

地下工程喷射混凝土爆破振动安全标准研究

根据一维波动理论,通过分析应力波在不同介质中反射和透射的过程,研究了爆破振动应力波对巷道围岩和喷射混凝土的破坏作用。结果表明,在爆破振动应力波的作用下,对于坚硬岩体,支护结构的破坏主要由喷射混凝土的抗拉强度所决定;而对于软岩体,支护结构的破坏则主要由喷射混凝土与围岩的交界面的抗拉强度所决定。同时,通过研究爆破振动在围岩中的传播规律,得到了掘进爆破工程中喷射混凝土支护的安全距离,为地下掘进爆破工程施工以及喷射混凝土初期支护的设计提供了一定参考。     

地下工程喷射混凝土爆破振动安全标准研究

根据一维波动理论,通过分析应力波在不同介质中反射和透射的过程,研究了爆破振动应力波对巷道围岩和喷射混凝土的破坏作用.结果表明,在爆破振动应力波的作用下,对于坚硬岩体,支护结构的破坏主要由喷射混凝土的抗拉强度所决定;而对于软岩体,支护结构的破坏则主要由喷射混凝土与围岩的交界面的抗拉强度所决定.同时,通过研究爆破振动在围岩中的传播规律,得到了掘进爆破工程中喷射混凝土支护的安全距离,为地下掘进爆破工程施工以及喷射混凝土初期支护的设计提供了一定参考.     

饱和土中爆炸应力波传播特性研究

在饱和土地层中建设了大量的工程项目,由于安全和防卫的需要,这些重要的工程必须考虑爆炸应力波荷载的作用,研究饱和土中爆炸应力波传播特性有着重要的意义.基于应力波传播理论,初步分析了爆炸荷载作用下饱和土介质的变形特性、压缩特性和强度特性;采用有效应力动力分析方法,推导了爆炸应力波在饱和土介质中传播的有效应力运动方程.研究结果可以为饱和土介质中建筑设施的抗爆安全评估提供理论依据.     

应力波对岩石的损伤及其在成缝中的作用

本文论述了应力波在传播过程中对岩体的损伤作用，在此基础之上，分析了应力波在爆破成缝过程中的作用。     

一种量测松散介质对应力波衰减效应的实验方法及其在珊瑚砂中的应用

砂土等松散介质对在其中传播的应力波有非常明显的衰减作用,因此,松散介质常常作为爆炸波消波材料被广泛应用于防护工程中。为了准确地量测松散介质对应力波的衰减效应,基于并改进了传统SHPB装置,提出了一种定量研究应力波在砂土介质中衰减规律的新方法。该文方法适用于所有在冲击荷载的应变率范围内（约1~102 s-1）应变率效应不明显的松散介质。方法基于拟合的透射系数T₂,通过杆中的三波（入射波、反射波和透射波）计算得到试件两端真实的峰值应力,还可以计算试件的弹性波速、峰值应力速度、试件端部应力波的前沿升时等关键参数,简单实用,可操作性强。采用提出的方法,对干燥珊瑚砂进行了应力波衰减实验,得出了应力波荷载峰值随传播距离的衰减规律。经对比实验与参数讨论发现,拟合透射系数引起的结果误差不超过2.83%,具有很好的可靠性与实用性。     

节理走向角度对爆炸应力波传播影响的试验研究

自然岩体多为含有节理裂隙等地质结构面的不连续介质。大量的经验表明,岩体的这种不连续性对爆破工程中爆炸应力波的传播及岩石的破坏范围与程度都具有重要影响。为了研究节理走向角度对爆炸应力波传播的影响,分别对含不同走向角度节理岩体的声波速度与爆炸应力波通过节理时振幅的衰减进行了试验研究。首先对含不同走向角度的层状节理岩石试件进行了声波波速测试,结果表明含节理岩石试件的声波速度与完整试件相比都有不同程度的衰减,且衰减程度随节理与声波传播方向夹角的增大呈线性减小关系。其次,通过对司家营铁矿现场24次台阶爆破试验,发现应力波通过节理时,振幅的衰减程度随节理走向角角度的增大呈先减小后增大变化,当走向角度为90°时,应力波振幅的衰减最小。     

爆炸过程中的应力波

通过对爆炸过程进行分析,运用质量和动量守恒原理,导出了爆炸过程中应力波传播规律;随着介质质点距装药中心距离的增大,应力波幅值在衰减,应力波波形在变化,其传播速度也在减小。通过对球形装药爆炸后应力波传播过程的数值模拟,可以形象地说明上述传播规律。     

水下爆炸应力波在含声学覆盖层结构中的传播规律

 针对舰船的含声学覆盖层结构,对水下爆炸作用下应力波在该结构中的传播规律进行研究。采用二阶Godunov方法,建立水下爆炸应力波在多层介质中传播的计算模型,并与经典Taylor平板解析解进行对比验证;通过对不同工况下的应力波传播规律分析,获得边界条件、声学覆盖层厚度等参数对其影响规律,可为舰艇抗冲击设计、研究提供参考。     

基于SPH算法的脉冲射流破岩应力波效应数值分析

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法分析脉冲射流破岩的动力学过程,可以很好地避免传统有限元方法(FEM)在处理大变形问题时的网格畸变问题。引入J-H-C模型利用SPH方法建立了脉冲射流破岩的数值计算模型。利用该方法模拟了脉冲射流在破岩过程中应力波的形成、传播及衰减的过程。通过计算分析应力波在时间上和空间上的变化规律,绘出了应力波在传播过程中的波形图,并分析了脉冲射流冲击煤岩的过程中应力波传播的时间及空间特性;另外还发现应力波在不同岩石介质中的传播特性是不同的,对不同岩石的破坏效果也有较大差异,结合岩石材料特性及波的传播特性对计算结果进行了分析解释。数值计算的结果与实际冲击情况相吻合,对脉冲射流破岩的工程应用具有一定的指导意义。     

软硬介质组合岩体冲击动力学特性研究

为探究破岩和支护工程中较为常见的软硬介质组合岩体的冲击动力学特性，采用普氏系数差别较大的花岗岩和砂岩拼接成软硬介质和单介质组合岩体，利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)试验系统，分别对组合岩体进行冲击压缩试验，对比分析应力波入软硬介质和单介质组合岩体的波动特性、峰值强度以及利用高速相机记录组合岩体裂纹扩展形态。通过离散格子弹簧法(discrete lattice spring method, DLSM)数值模拟进行全方位的反演分析，研究软硬介质组合岩体胶结面两侧岩石的应力时程曲线变化规律，并利用“软硬组合系数”表征软硬介质组合岩体损伤演化规律。研究结果表明，组合岩体的波动特性具有明显的波阻抗效应，组合体和入射杆波阻抗匹配效果越好，反射波幅值越小，透射波幅值越大。相同冲击速度下，软硬介质组合岩体的峰值强度与单介质软岩组合体的峰值强度较为接近；软硬介质组合岩体和单介质组合岩体破坏程度和破坏形式明显不同：软硬介质组合岩体裂纹首先出现在远离胶结面的砂岩端部，而单介质组合岩体裂纹首先出现在胶结面处。单介质组合岩体以剪切破坏为主，局部张拉破...     

孔内水耦合压力测值的换算方法

孔内水耦合压力测量岩体爆破过程中,对岩体自由场应力波强度的测量,通常是将压(应)力传感器装入钻孔,采用胶泥或水使其与岩体耦合的方法。胶泥耦合方法可直接测到岩体中的应力,但存在着胶泥与岩体的匹配及封孔工艺等复杂问题,一般难得掌握好。水耦合则是     

多排减振孔对台阶爆破地震波减振作用的研究

为研究多排减振孔的减振机理,基于单一减振孔对应力波传播产生的干扰作用,将多排减振孔视为应力连续位移不连续结构面模型.以P波为主要研究对象,根据P波经过多排减振孔后的衰减公式,对影响透射波强度的因素进行分析.通过ANSYS/LS-DYNA对P波在有无减振带的条件下的传播情况进行数值模拟,对比分析两组数值模拟中P波的传播过程以及波阵面情况.研究结果表明:在入射波与岩石介质条件相同的情况下,多排减振孔的减振率随应力波入射角度减小而减小;虽然应力波经过多排减振孔后会产生减振效果,但随着应力波传播距离增加,应力波恢复稳定传播,此时减振孔丧失减振作用.     

φ40mm孔径下爆炸应力波衰减特性试验研究

为了研究爆炸应力波在基岩中的传播和衰减规律,利用不同标号的混凝土代替不同等级围岩,对φ40 mm孔径下不同装药结构的工况进行爆破试验。通过制作及预埋PVDF薄膜传感器,测量6种装药结构下不同距离处的爆炸应力峰值,探究不同药量、不同岩石性质对爆炸应力波传播的影响。通过试验得到了C20、C30、C40混凝土试件在试验所涉及的范围内爆炸应力波随传播距离衰减的指数关系式。试验结果表明随着介质波阻抗的增大,该介质内部的爆炸应力波衰减系数会增大的规律,同时也验证了利用PVDF传感器测量混凝土内部的爆炸应力峰值这一方法是可行的,测试数据是可靠的,对后续不同岩土介质下的应力衰减规律研究和工程应用有一定的指导意义。