岩土结构爆破地震动态应力比评价标准的研究

利用动态应力比（ＤＳＲ）对爆破地震的损害作用程度进行了评估与量化。ＤＳＲ参数直接反映爆破地震对岩土结构设施的影响,具有可操作性强、直观性好等优点。通过对某露天矿边坡及临近河堤在爆破地震条件下的动态应力比评价,验证了ＤＳＲ值与岩土介质损伤破坏的关系,为保护河堤的爆破设计提供数据基础。     

爆破振动作用下某露天矿高陡边坡稳定性分析

矿山边坡稳定性问题是矿山生产活动中关注的重点,露天矿爆破引起的边坡失稳是影响矿山生产活动和人员安全的重要因素。因此,采用现场测试、理论计算及数值模拟等方法对爆破振动作用下某露天矿边坡稳定性进行分析研究。现场测试及理论计算分析表明,550m工作平台挂帮开采爆破,单段最大药量72kg、爆心距25m时边坡岩体动态应力比系数为0.343,边部岩体存在不连续、小规模掉块破坏效应;FLAC~(3D)模拟分析表明,边部岩体最大应力以拉应力为主,是边部岩体不连续、小规模破坏的主要原因,但边坡整体安全系数为1.22,大于相关规定允许的最小值。研究结果得出边坡整体是稳定的,但边坡边部是发生掉块、落石的破坏区域。研究结果可为矿山爆破振动下边坡稳定性分析与评价、爆破参数优化及采取安全措施提供科学依据。     

卸压爆破振动下锚索支护全煤巷道动力响应特征

针对目前参数不合理的卸压爆破常损伤巷道围岩,减弱防冲效果的问题,基于PASAT-M型便携式微震系统实测的卸压爆破振动参数,并引入爆源模型对爆破震源进行描述,由此在FLAC3D4.0平台上研究了卸压爆破下巷道围岩的损伤破坏模式以及锚索支护的振动特征。研究发现:剪切破坏是爆破振动下巷道围岩的主要破坏模式。爆破振动下近场围岩应力水平出现小幅增加,其中顶板内水平应力增幅约为8%,爆破帮内垂直应力增幅在8.3%,爆破后近场围岩的弹性应变能得到一定的释放。卸压爆破通过造成支护结构锚固段附近煤体变形损伤,而导致锚索支护轴力的降低。利用三维全景钻孔窥视方法对巷道围岩裂隙带进行现场实测,验证了数值模拟结果的可靠性。     

高应力下中深孔爆破振动传播规律及动态应力比安全判据研究

以某铜锌矿中深孔大爆破为依托,通过现场爆破振动监测收集了大量爆破振动数据和波形信息,通过拟合进行回归分析,得出某铜锌矿高应力下中深孔爆破振动传播规律,并通过动态应力比判据判断爆破振动对地下结构的危害程度,为矿山确定最大段药量的选取提供科学的依据和保障,为同类矿山设计和施工提供可靠的指导。     

地下结构顶板爆破振动的动态应力比评价研究

针对传统动态应力比评价标准仅评价地下结构物可见损伤的不足，将爆破震动扰动下引起岩体内纵波波速变化这一因素考虑进去，从而把动态应力比评价标准扩充到了对岩体内部不可见损伤的评价，补充了原有标准的不足，从而为进一步加强地下结构顶板稳定性管理提供了相当有用的依据。     

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。     

基于FLAC~(3D)模拟的深部岩体爆破损伤规律研究

在高应力和爆炸载荷共同作用下,深部岩体的损伤和破坏将是一个复杂的动态演化过程。为了对深部岩体爆破损伤破坏的机理及影响因素进行深入细致的研究,利用FLAC3D非线性动力分析手段对不同爆炸峰值应力、不同加载速率及不同静应力对岩体爆破损伤量的影响进行研究,同时探讨了爆破损伤破坏区域随动态加载时间的扩展规律,以定性和定量的方式对爆炸后损伤区进行分析和评估。研究表明:不同峰值应力主要影响应力波上升阶段岩体损伤区域和损伤量的大小,不同的加载速率主要影响损伤区的发展速度,而不同的静应力主要影响拉伸破坏区域的最终形态及拉伸破坏量。研究为深部岩体爆破开挖设计提供一定参考。     

综掘硬岩段深孔超前爆破研究与应用

针对硬岩巷道综掘施工难度大的问题,提出采用深孔超前爆破技术,以增大岩体内裂隙和损伤范围,降低综掘机切割难度。以淮北矿业集团桃园煤矿为例,进行了原岩应力作用下爆破裂隙和损伤范围的理论分析和数值模拟研究,据此设计了大直径深孔超前爆破参数,并进行现场试验研究,研究结果表明:炮孔直径75 mm、药柱直径63 mm的爆破炮孔周围0.424 m范围内的Von Mises应力在177 MPa以上,形成破裂区;损伤范围0.424~2.3 m;爆破后综掘机施工速度提高了40%~50%、而截齿消耗降低了52.4%;对爆破振动实测并分析得出爆破振动能量集中在50~160 Hz频带范围内,没有对巷道围岩及支护结构造成破坏。     

预裂爆破在高台阶抛掷爆破中的应用

介绍了深孔预裂爆破在黑岱沟露天煤矿抛掷爆破工程中的成功实践，证明预裂爆破对保留岩体的影响主要表现为爆炸应力波破坏和振动破坏。降低预裂爆破对保留岩体损伤程度的有效途径是优化爆破参数、控制单响药量和选择合适的起爆器材及起爆顺序。     

爆破振动特征参量预测的非线性模型及应用

选取最大段药量、总药量、水平距离、高差、前排抵抗线、预裂缝穿透率、完整性系数、测点与最小抵抗线方向夹角、炸药爆速9个因素为判别指标,基于非线性分析方法支持向量机理论建立了预测爆破振动幅值、主频率、主频率持续时间等的爆破振动特征参量预测模型。将该方法应用到大冶有色铜绿山矿露天采场爆破振动对砌体结构破坏效应预测问题中,对现场实测的93组数据进行训练和检验,用另外15组现场数据作为预测样本进行测试,预测结果与实测情况吻合较好。研究表明,该方法回判估计的误判率低,判别性能良好,是爆破振动对砌体结构破坏效应预测的一种有效新方法,可以在实际工程中进行推广应用。     

卸压爆破下岩体损伤模拟研究

深部矿床应力集中区易诱导岩爆等地质灾害，利用卸压爆破法将应力集中区多余的能量释放，使整个能量体系达到动态平衡，实现高应力向深部岩体转移，围岩应力重新分布，继而达到防治岩爆的效果。为研究深部初始地应力场对卸压爆破效果的影响，采用ANSYS/LS-DYNA软件分别模拟3种开采深度条件下岩体卸压爆破过程。结果表明，开采深度由1 000 m增加到3 000 m 时，卸压爆破损伤范围变化较为显著，随初始地应力进一步加大，地应力对卸压爆破损伤抑制作用进一步加剧，导致爆炸应力波和爆生气体所形成的损伤区体积逐渐缩小，呈非单调变化；岩体卸压爆破损伤类型由拉伸破坏逐渐转向为剪切破坏，地应力对拉伸破坏起进一步抑制作用，对剪切破坏起到促进作用。结果对深部矿体卸压爆破设计具有理论指导意义。     

萨热克铜矿采场爆破对相邻采场的影响

地下矿山采场爆破对相邻采场围岩的稳定性造成扰动是不可避免的,当爆破单段起爆药量过大时,采场容易出现片帮或冒顶。因此研究地下采场回采时爆破振动对相邻采场的影响,从而保证地下采场的安全和稳定是很有必要的。结合新疆萨热克铜矿生产情况,采用现场爆破振动测试和数值模拟分析相结合的方法研究萨热克铜矿地下采场爆破振动对相邻采场围岩的影响,利用萨道夫斯基经验公式对测试数据回归分析,得出地震波传播衰减公式。数值模拟研究爆破过程中邻近洞室的质点振动速度特点,相邻采场洞壁动应力分布规律以及爆破动应力与振动速度的关系。     

爆破振动对边坡稳定影响研究

应用动力响应的时程分析原理,采用动力有限元数值模拟方法,以某具体工程为例,分析岩石边坡在爆破振动下的扰动作用,不同部位对振动加速度、位移及其应力的响应特点。结果表明,采用时程分析法提出的边坡速度、位移、应力能比较真实地反映动力响应结果以及爆破振动的扰动作用。     

露天爆破对主运输平硐振动影响的模拟分析

目前，爆破动载荷模拟分析软件在国内外尚未见报道。南芬露天铁矿运输主平硐在生产中要经受长期大爆破振动的考验，需要进行长期爆破对平硐振动影响的评价，为此，应用突加载荷法来模拟爆破振动响应，模拟中采用位移等效原则来确定突加载荷的大小、作用时间和作用范围，通过大型岩体力学有限元分析软件FLAC计算，以进行岩体内的动态应力场的分析和巷道围岩稳定性的研究。工程实际数据检验，表明这种方法是正确的。     

流形元法分析爆破振动对边坡动态稳定性影响

主要分析边坡动态稳定性问题,采用爆破地振波作动载荷,用流形元法对边坡进行分析,对一个岩石边坡上的裂隙岩块随地振波加载产生滑移破坏的过程进行了数值模拟,结果表明流形元法应用于爆破振动边坡稳定性研究是可行的。为类似问题的求解提出一种新的计算方法。     

基于动力学机理的施工期岩爆主动防治初探

采用Laplace变换方法得到了静水应力场中爆破开挖时初始地应力动态卸载所诱发的围岩振动，并和爆炸荷载所诱发的围岩振动进行了比较.结果表明，初始地应力动态卸载扰动是整个开挖扰动的重要组成部分，在一定的地应力水平下甚至有可能超过爆破扰动成为开挖扰动的主要成分.基于此，提出了以优化钻爆网络和起爆顺序为核心的爆破开挖扰动控制方法，该方法可以同时减小爆炸荷载引起的扰动和地应力高速卸载所引起的振动，可从一定程度上实现对岩爆的主动控制.二滩水电站和瀑布沟水电站地下厂房的开挖实例证明了此方法的有效性和实用性.     

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。     

间歇性动态剪切作用下泥质夹层剪切流变特性

动力反复扰动作用是驱动岩体渐进失稳的重要影响因素,为研究爆破振动对岩体软弱结构面的影响,进行了动态剪切力间歇性循环作用下泥质软弱夹层的扰动流变试验,对比分析了试样的单纯剪切流变、单纯循环动态剪切和间歇性动态剪切作用下流变变形特征。研究表明,软弱夹层试样在流变过程中,受动态剪切力间歇性循环扰动时,若初始剪应力水平和动态循环剪切应力峰值均较低,动力扰动对试样流变过程可能无明显的影响。而若初始剪应力水平较接近其剪切强度时,微弱且长期作用的动力扰动也可以加速其流变变形过程。循环动态剪切间歇性扰动作用下试样最终发生流变破坏时,存在一应力状态门槛值,该值由静态剪应力和动态剪应力峰值之和确定。对于受泥质夹层等流变性软弱结构面控制且受爆破振动长期影响的岩质边坡,应进行瞬态动力稳定性和长期动力稳定性的综合评价。     

不同开挖方式下深部岩体应变能的释放机制

深部岩体开挖过程中,围岩应变能的释放是岩体破坏的诱因之一,而不同开挖方式下应变能的释放机制存在较大差异。通过理论分析,探讨了钻爆法和TBM开挖条件下应变能释放规律,并结合锦屏二级水电站实测深埋隧洞开挖引起的围岩振动的组成分析,讨论了不同开挖方式下的应变能释放机制。研究表明：高地应力下爆破开挖过程岩体所储存的应变能伴随爆破破岩过程高速释放,诱发围岩振动,此时实测振动由爆炸荷载诱发振动和应变能瞬态释放诱发振动二者组成;而TBM开挖条件下,岩体内应变能缓慢释放,不会引起围岩动力响应,实测振动主要是滚刀在机械力作用下破岩或液压加载装置的振动引起的。而应变能不同的释放机制将导致岩体出现不同形式和程度的破坏,且现场对两种方式下围岩损伤及应变型岩爆的监测也证实这个结论。     

基于FLAC3D软件的凝灰岩矿溜井爆破降段动应力数值模拟及稳定性分析

溜井放矿已逐渐成为砂石骨料矿山的重要出矿手段,因此对溜井的稳定性进行分析探讨有利于矿山生产工作的可持续发展。面对溜井内部结构复杂、探测难度大等问题,为更好地模拟研究溜井降段爆破方法,本文基于某凝灰岩砂石骨料矿山,采用FLAC3D软件建立溜井有限差分网格模型,以溜井爆破降段过程中的动应力变化和损伤破坏位移为评判依据,对该矿溜井的降段爆破进行研究,得到了溜井低采面持续爆破降段动应力扰动下的围岩变化规律。研究表明：凝灰岩矿溜井井筒底部大部分区域存在明显应力集中;低采面长期爆破降段对溜井内部围岩造成损伤,溜井整体稳定性减小,垮塌风险显著增加;动载源距避爆点50～60 m外,采场构筑物或者岩体的震动明显减弱;随着开采水平不断下降,溜井发生冲击破坏或疲劳损伤的主要原因是动载产生的拉应力,当降段至180 m围岩时,最大位移量可达约17.83 mm。结果表明,本文建立的凝灰岩露天矿溜井模型能很好地反映溜井爆破降段的模拟效果。