基于LS-DYNA的爆炸应力波在不同密度岩体中传播规律研究

利用LS-DYNA程序对不同密度岩体内爆炸应力波传播特性以及应力峰值进行模拟分析,结果表明:应力峰值随爆源距的增长而衰减;相同距离条件下,应力峰值随均匀岩体密度呈线性增加趋势;松散有裂隙的介质可降低爆炸应力,起到降震的作用。研究结果为工程降震措施提供参考。     

瓦斯爆炸冲击载荷下管道壁面动态响应数值分析

为了研究井下巷道内瓦斯爆炸冲击载荷对壁面的动态响应,利用ANSYS/LS-DYNA建立圆形管道模型,在管道封闭端填充长度为5 m浓度为9.5%的瓦斯混合气体,对瓦斯爆炸冲击载荷作用下管道壁面的动态响应进行了数值模拟.得到管道壁面各测点速度、位移、超压随时间变化曲线.结果表明:距离爆源前方一定的距离,管道壁面响应更为强烈;从爆源处至开口端整体上壁面响应情况是先增大后减小的.研究成果能够对煤矿井下瓦斯爆炸源的确定和瓦斯爆炸事故调查提供一些理论指导和技术依据.     

爆炸应力波的破岩特征及其能量分布研究

通过对岩体内炸药爆炸产生应力波破岩特征分析，得出了更为精确的应用波作用下裂隙区半径计算公式，同时对岩体内的原生裂纹及爆炸应力波损伤作用下的爆生裂纹的最终扩展长度进行研究。并利用实验室模型试验和ADINA计算程序对岩体内应力波能的数值进行计算分析，得出当小低抗线大孔距时，岩体内应力波能分配较均匀，有利于在破碎岩石。     

爆破对预留岩体力学特性影响的试验研究

研究了爆炸冲击载荷对围岩或预留岩体力学特性的影响，采用实验室模型实验取芯检测方法，对爆破损伤岩体进行了抗压强度检测以及超声波检测，研究了爆炸冲积载荷对预留岩体的不同位置所造成的损伤程度，提出了计算损伤程度的具体方法。     

煤矿井下瓦斯爆炸后爆源临近区域特殊热环境分析研究

为了研究瓦斯爆炸诱发次生灾害的致灾热因素,对煤矿瓦斯爆炸特殊热环境进行了分析。将瓦斯爆炸后的特殊热环境分为爆炸产生的高温高压的火焰波、较高温常压的爆源邻近区域的动态热环境两部分。通过对瓦斯爆炸火焰波的特征的理论分析和相关专家学者开展的瓦斯爆炸实验所测得火焰波特征数据,对爆炸火焰波的温度、速度等参数进行了分析。通过数学模型的建立,结合瓦斯爆炸后瞬间爆源所在巷道空气温度随距离的分布规律及数值模拟技术对爆炸后爆源临近区域的较高温、常压的动态热环境进行了研究。得出,瓦斯爆炸大多数是弱爆燃状态。爆炸后爆源临近区域空气温度随传播距离的增加逐渐降低,高温区域逐渐向远离爆源的方向运移,高温的持续时间越来越短。     

不同位置减震沟对爆破效果影响数值模拟研究

为了分析距离爆源不同位置的减震沟对爆破效果的影响,文章运用大型非显式动力软件LS-DY-NA分别对无减震沟和减震沟距离爆源分别为15 m和25 m减震沟的减震效果进行模拟,通过峰值振速衰减规律对数值模拟结果进行论证,并结合现场试验进行验证,不同位置减震沟对爆破振动均有较好的减震效果,因此,减震沟的位置应根据工况选择合理...     

矿井瓦斯爆炸火焰传播试验研究

通过数值模拟与实际试验,研究了瓦斯爆炸火焰在管道内传播的结构变化特性及其相应的传播规律.研究结果表明:数值模拟结果与试验结果走向基本一致,火焰传播速度随着距离爆源距离的增大,呈现出先增大后减小的规律.     

露天矿软岩复合边坡变形机理分析

为研究露天矿软岩复合边坡的变形机理,以新疆某露天矿设有排土场的东帮复合边坡为研究对象,根据排弃高度、端帮与排土场距离两因素制定4种模拟方案,采用FLAC3D进行数值模拟,通过对4种方案的水平位移及监测点位移随时步变化的模拟结果进行分析,得出随着排土场排弃越高,排土场距东帮距离越远,边坡最大水平位移位置向边坡内侧移动;监测点位移随时间起初小幅波动,中期下降较快,后期平稳的变化趋势;变形过程中由于下部岩体对上部排土场的约束作用减小和排土场对下部岩体的挤压作用产生边坡变形连锁效应,加快边坡变形。对边坡变形机理从复合、软岩、开挖3个方面进行详细的分析,得出不同工况下边坡潜在滑移模式:拉裂-蠕滑、拉裂-切层-蠕滑、拉裂-切层-蠕滑-剪出。在失稳型边坡蠕滑机理基础上提出稳定型边坡蠕滑机理,主要包括初始变形阶段、减速蠕变阶段、等速蠕变阶段、减速蠕变阶段Ⅰ、减速蠕变阶段Ⅱ等5个阶段,并通过数值模拟对该机理进行了验证,稳定型边坡蠕滑机理对边坡滑移的预防具有一定指导意义。     

露天转地下开采诱发高边坡滑移机制研究

露天转地下开采过程中边坡稳定问题是矿山安全生产的关键技术和核心难题之一。以工程实例为基础,应用离散元数值模拟,选取合适的力学参数,运用3DEC、Matlab等软件系统,分析了地下开采对高大边坡稳定性的影响机制、滑移特点和后续变形发展趋势。研究结果表明：受露天与地下开采两者的复合采动作用的影响,滑移变形产生了叠加作用,地表的下沉曲线形成多个大小不同的下沉盆地,导致不同区域边坡岩体变形破坏程度也不同。根据数值模拟结果可知：地下采区的不同开采阶段诱发的移动角大小不同,开采厚度不同,上覆岩体的破坏程度也不同。所以,露天转地下开采中,边坡稳定性主要受到采空区处理方式和开采厚度等多重因素的影响;在边坡稳定性评价时,需要结合具体开采情况进行分析和评价。     

基于LS-DYNA与PFC联合的岩体爆破数值模拟方法分析

岩体爆破过程中,爆炸应力波的加载率大,而爆生气体的加载率小,导致在炸药爆炸过程中爆炸应力波和爆生气体的作用时间存在明显不同.依据这一认识将岩体爆破过程分为2个阶段,即"动压作用"阶段和"准静压作用"阶段.基于LS-DYNA和PFC程序,建立了改进的岩体爆破离散元模拟方法.采用PFC程序建立岩体模型,实现岩体破裂、抛掷的模拟;采用LS-DYNA动力有限元程序获得炸药爆炸所产生的爆炸应力波,实现动压作用过程的模拟;采用Weibull分布函数建立爆生气体压力加载曲线,实现准静压过程的模拟.以山东黄金某金矿为依托,采用该方法开展单自由面球状药包爆破模拟,分析了爆破过程中的裂纹产生、发展过程以及速度场的演化规律,并开展了现场爆破漏斗试验,试验结果表明采用该方法所得到的数值计算结果与现场爆破试验结果相吻合,验证了本文所提出的岩体爆破模拟方法的可行性与合理性.     

露天矿爆破荷载等效施加方式的探究

为了较为准确数值模拟爆破荷载的等效施加方式,基于强度折减法基本理论分析边坡稳定性,针对露天矿爆破开采时的特殊爆破荷载,提出了能够仿真模拟实际爆破荷载的等效加载方式。该等效加载方式首先对露天矿爆破荷载进行分析,爆破荷载是由爆源中心环向向四周传递,将爆破荷载等效加载到粉碎区外边界上,与实际的炮孔爆破荷载形式较为吻合;利用FLAC3D建立露天矿边坡数值模型,分析在爆破动载下边坡的动态响应特征,运用强度折减法计算得到露天矿边坡的动力安全系数。最后与以往将爆破振动施加到模型边界的等效施加方式进行对比,验证了此等效施加方式应用于爆破动载下露天矿边坡稳定性分析中的可行性与合理性。     

高陡边坡爆破震动安全研究

在高陡边坡条件下为开挖或开采而进行的爆破,其引起的爆破震动会对边坡的稳定产生较大的影响。基于大冶铁矿2#挂帮矿开采实际,分析了爆破作用对边坡稳定的影响,并在此基础上提出了控爆减震措施,对高陡边坡下采矿爆破参数进行优化设计,并通过对爆破震动进行实时监测,确保了高陡边坡的稳定。     

爆破荷载作用下岩质边坡稳定性研究进展

爆破荷载是导致边坡失稳的重要外部因素。与土质边坡相比,由于节理面的存在,爆破荷载下岩质边坡稳定性研究更加复杂。综述节理对爆破应力波传播特性的影响规律以及爆破荷载作用下岩质边坡数值计算要点,并从岩质边坡自身特点、爆破应力波振动特性以及爆破荷载与其他外界因素耦合3方面详述岩质边坡动力稳定性研究现状,总结得出节理力学性质及分布,爆破应力波振动速度、频率及其衰减规律等因素是岩质边坡极其重要的稳定因素。最后,对爆破荷载作用下岩质边坡稳定性研究进行展望,为进一步深入研究奠定基础。     

爆破动荷载作用下露天矿岩质边坡稳定性及支护研究

露天矿边坡的稳定性对于矿山安全生产具有重要意义,在爆破作用的长期影响下,岩体会造成损伤积累,降低边坡的稳定性。因此,以攀西地区某露天矿为研究对象,通过现场监测所得的爆破振动速度,基于FLAC3D数值分析软件,研究爆破动荷载作用下岩体的变形特征及动力响应特征,确定危险区域的同时设计锚索进行支护分析爆破动荷载作用下锚杆的轴力特征及多次爆破作用下预应力损失规律。研究结果：边坡在爆破动荷载作用下坡底产生局部剪切破坏且沿上部逐渐发展,在多次爆破作用下预应力持续降低,最大预应力损失比为18.05%,且预应力损失趋势逐渐降低,因此进行支护设计时建议初始预应力值应为设计值的1.2倍,研究结果对于指导露天矿施工具有一定的借鉴意义。     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。     

爆破扰动下顺层岩质破碎高陡边坡的稳定性监测与数值分析

高陡顺层岩质边坡历来是国内外学者重要的研究内容,高陡顺层岩质边坡稳定性对于露天矿山的安全建设具有重要意义。因此针对某露天矿山终了顺层岩质边坡的稳定性进行了研究,旨在分析该矿山顺层岩质边坡在爆破扰动下的稳定性,通过采用室内岩石力学试验、爆破振动监测法以及数值分析法对该矿山两种爆破条件对顺层边坡的扰动进行了全面的研究。研究结果显示,在两种爆破条件下,顺层边坡结构面处的位移均呈现出由上至下逐渐增加的趋势,且超过结构面一半时,位移显著增加,且当主爆区爆破时,在爆破扰动下,边坡的安全系数为1.66;当预裂孔爆破时,边坡的安全系数为1.61。说明越靠近顺层边坡的结构面时,边坡的稳定性受爆破的影响越敏感,且在主爆区的频繁爆破扰动下,边坡的稳定性已经受到影响,因此在越靠近结构面的预裂爆破起爆后,边坡的稳定性会降低,但根据安全系数的计算结果可知,不同爆破条件下边坡均处于稳定状态。此项研究为该矿山的设计提供了宝贵的理论依据,为今后矿山的设计、生产均提供了可靠的指导。     

高寒地区矿山爆破振动对岩石边坡的响应特征分析

针对高寒地区爆破振动对岩石边坡响应特征的分析较少。为了研究高寒地区爆破振动衰减规律以及对边坡的响应特征，选取矿区岩石试件分别在-25℃和+20℃条件下进行了岩石波阻抗的测试试验；在6月至8月、11月至翌年1月分别对边坡展开了爆破振动监测试验，进而基于数值模拟手段，对比分析了岩石边坡在6月至8月、11月至翌年1月条件下的响应特征。研究结果表明，-25℃条件下的岩石试件波阻抗增大了28.5%；通过对边坡的爆破振动测试，揭示了11月至翌年1月的爆破振动峰值速度衰减特性；爆破荷载作用下，随着温度的降低，岩石边坡坡底部位的沉降位移呈增加趋势，主要是由于爆破振动衰减速率降低，延长了地震波对边坡的作用时间而造成了位移的增大，研究结果可为后期控制爆破振动对边坡的危害效应提供一定的指导意义。     

煤矿避难硐室防护密闭门有限元结构动力分析

以煤矿避难硐室防护密闭门在爆炸载荷作用下的结构动态响应特性为研究对象,基于有限元平台,建立防护密闭门抗爆性能分析有限元模型并完成求解及后处理工作,分析在爆炸载荷作用下,防护密闭门应力、变形及气密性情况。结果表明:在0.6 MPa冲击波作用下,防护密闭门应力及变形符合要求,气密性良好,为实物样机进入坑道抗爆试验前,对其性能的进一步改进提供了理论依据和数据参考。     

露天矿山开挖边坡爆破振动损伤规律及稳定性分析

由于露天矿山开采中频繁受到爆破振动作用,边坡破坏机制及稳定性分析极为复杂,对安全生产造成严重威胁。文章以矿山开挖边坡为背景,基于工程地质状况及现场试验测试,采用理论分析与数学计算相结合的方法量化爆破荷载,建立边坡爆破损伤计算模型,确定边坡破坏时间及最危险区域,并通过数值模拟方法验证计算结果准确性。计算结果表明：边坡经7次爆破后上部台阶发生破坏,最危险区域位于爆破初始位置120～160m处。同时,数值模拟结果与该计算结果具有高度的一致性,充分验证了该方法计算结果的准确性。     

预裂减震超前压缩孔内阻尼配合爆破法研究

分析预裂爆破对边坡稳定的影响，提出一种采用预裂减震，超前压缩和孔内阻尼配合的新的预裂爆破法，指出该方法的关键技术措施并计算主要爆破参数，通过在南芬露天铁矿的应用，表明该方法是行之有效的，降震率为６８％，后冲破裂范围减少７８％。