岩体单孔爆破损伤的三维数值模拟研究

为了探究单孔爆破情况下岩石损伤情况，基于ANSYS/LS-DYNA软件，采用RHT材料模型，建立了多组三维数值模型，探究了三维空间下岩石单孔爆破在不同装药长度、不同地应力条件下的损伤情况，并结合自定义变量—有效损伤率来表征岩石在单孔爆破条件下损伤的时空演化规律。结果表明：从孔底到自由面，岩石的损伤逐渐增大，距离炮孔越近，岩石的损伤越严重；随着装药长度的增加，围岩对药卷的空间约束作用也在增强，岩石损伤的增长速率会逐渐减小；地应力在岩石的爆破过程中对岩石损伤具有抑制作用，且岩石损伤会向着地应力最大的方向发展。     

深孔扩壶爆破损伤演化过程的数值模拟

深孔扩壶爆破对于减少钻孔工作量，加大孔网参数，提高爆破效率均具有特别重要的意义。本文通过将岩石爆破分形损伤模型装入二维有限差分程序进行数值模拟，从岩石爆破损伤演化的角度对比一般深孔爆破与扩壶爆破的岩石破坏过程，发现扩壶爆破在应力作用时间和自由面效应等方面具有明显优势，从而为扩壶爆破技术的应用提供了设计依据。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

岩石爆破损伤模型及其研究进展

损伤模型明确反映了岩石应变率效应及岩石动载破坏的“脆断”和“灾变”特性，并为岩石爆破破碎区的确定和爆破块度预测提供了直接而可行的判据。本文系统介绍了岩石爆破损伤模型的研究进展及成果，指出了其工程应用前景。     

岩石爆破层裂机理的研究

基于连续介质损伤力学，从Ｎａｊａｒ各向同性脆性损伤的能量定义出发，从能量角度分析了爆炸应力波传播过程中岩石损伤程度的变化，确定了岩石发生层裂的判据，即当入射压缩波尚未反射部分与反射拉伸波叠加后出现的拉应力等于岩石的损伤抗拉强度（本文简称）时，岩石发生层裂。从而弥补了岩石爆破层裂理论的不足，完善了岩石爆破机理。     

深孔爆破空隙装药损伤演化过程的数值模拟

深孔爆破孔底空隙装药在有效地保护底板岩层免遭破坏，减少大块率，提高爆破效率等方面人有重要的意义。本文利用岩石爆破分形损伤模型及二维有限差分程序进行数值模拟，从岩石爆破损伤演化的角度对比了一般深孔爆破装药与空隙药的岩石破坏过程，发现空隙装药在损伤范围的发展趋势和自由面效应等方面具有明显特征，从而为解释这一装药结构的作用机理提出新的见解，也为这种爆破技术的实际应用提供了一个新的设计依据。     

岩石爆破损伤模型及评述

岩石爆破损伤模型是将岩石的动态断裂作为一个连续的损伤累积过程来处理,其基本点是建立损伤变量与岩石内微裂纹密度的关系,并预测在爆炸载荷作用下岩石的损伤和破坏过程。在分析研究现有岩石爆破损伤模型的基础上,对模型中损伤变量的定义及有效体积模量进行了评述,并指出了现有岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向     

岩石爆破损伤模型实验研究

岩石中含有以孔隙、气泡、微观裂隙、节理面等形态表现出来的岩石损伤。损伤的存在无疑要对岩石的爆破破碎效果产生影响。本文在相似性分析的基础上,提出了在实验室进行岩石爆破损伤模型实验的新方法,进而对损伤以及介质强度对爆破破碎效果的影响进行了分析研究。     

岩石爆破损伤模型实验研究

岩石中含有以孔隙、气泡、微观裂隙、节理面等形态表现出来的岩石损伤。损伤的存在无疑要对岩石的爆破破碎效果产生影响。本文在相似性分析的基础上,提出了在实验室进行岩石爆破损伤模型实验的新方法,进而对损伤以及介质强度对爆破破碎效果的影响进行了分析研究。     

全断面与台阶法爆破作用下围岩的振动特征

基于现场试验和实测数据,通过量纲分析,建立了全断面爆破与台阶法爆破时岩体振动主频与单段最大药量及爆心距之间的函数关系,并进行了回归分析;通过声波试验,分析了在这两种爆破方式下,经过5次爆破作用后岩体的累积损伤规律。研究结果表明:岩体的振动主频随单段最大药量和爆心距的增加而减少,台阶法爆破比全断面爆破减少得更为迅速,而且相对于爆心距,单段最大药量对主振频率的影响更为显著;岩体在爆破作用下的损伤呈现非线性累积规律,前3次爆破对岩体损伤程度更深,且全断面爆破引起的岩体损伤较台阶法爆破更为严重。     

岩石爆破层裂机理的研究

基于连续介质损伤力学,从Ｎａｊａｒ各向同性脆性损伤的能量定义出发,从能量角度分析了爆炸应力波传播过程中岩石损伤程度的变化,确定了岩石发生层裂的判据,即当入射压缩波尚未反射部分与反射拉伸波叠加后出现的拉应力等于岩石的损伤抗拉强度（本文简称）时,岩石发生层裂。从而弥补了岩石爆破层裂理论的不足,完善了岩石爆破机理。     

爆破振动对岩质边坡累积损伤影响实验研究

通过观测同一地点岩体多次爆破前、后岩体的声速以及爆破振动速度峰值变化规律,由声速测试结合爆破振动测试数据结果计算出岩体损伤系数,实测数据的对比和计算结果表明:在多次爆破振动损伤累积的条件下,爆破振速随岩体的声速呈指数关系衰减.并由声速测试结果确定了边坡在爆破振动作用下的损伤阈值.     

深部围压对岩体爆破损伤范围影响数值分析

深井矿山开采条件下,地应力环境更加复杂,为研究高应力围压对爆破破岩效果的影响,采用ANSYS/LS-DYNA分析软件建立了三维数值计算模型,设定开采深度H分别为1000 m、2000 m和3000 m三种方案,开展三向围压下岩体爆破损伤范围数值分析。研究表明:在相同岩石和爆破参数条件下,随着开采深度的增加,围岩压力随之增大,围压总体上对爆破损伤范围起到抑制作用,使得装药区的爆破损伤体积由H=1000 m时的2.21 m3降低至H=3000 m时的0.52 m3,降低幅度达到76.5%;且对拉伸破坏的抑制效果更明显,岩体爆破损伤类型由拉伸破坏逐渐向剪切破坏转化。高围压条件下,岩体的围岩约束作用增大,一定程度上加大了爆破难度,但超过一定范围易于诱发岩爆事故。     

爆炸荷载作用下围岩累积损伤效应的数值分析

巷道爆破开挖推进过程中,循环爆破开挖的多次扰动作用使保留岩体产生累积损伤,导致岩体力学参数的弱化,从而造成工程岩体的宏观失效。利用ANSYS/LS-DYNA的重启动技术,通过损伤云图和损伤变量D的变化,对圆形巷道循环进尺过程中爆破作用下的岩体累积损伤效应进行研究。计算结果表明:随着掌子面推进爆破次数的增加,围岩的损伤程度加深,但影响深度变化较小;在装药量和爆心距不变的情况下,损伤量与爆破次数之间有很好的非线性关系,即爆破损伤的累积具有非线性特性。     

爆破振动安全判据研究综述

简要回顾了国内外爆破振动安全判据的发展历程,综合分析了岩石高边坡和地下洞室围岩的爆破振动破坏机理、动力稳定性评价方法和爆破振动对新浇混凝土影响等方面的研究现状与进展,介绍了国内矿山、水电及核电行业采用的有关建(构)筑物、岩石高边坡、地下洞室围岩、基岩以及新浇混凝土的主要爆破振动安全判据标准,并与国外相关标准进行比较。分析讨论了以往爆破振动破坏机理研究中存在的问题以及现有爆破安全判据中的不足,如未对爆破地震波作用下岩体中波的传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机理加以区分,现有爆破振动安全判据中未对振动频率和持续时间的影响加以考虑等。