矿山边坡光面爆破技术试验研究

基于某矿山边坡工程地质情况,制定了间隔装药和预留光爆层法的爆破方案,预留2.5～3.0m的光爆层。采用底部加强装药、孔口减弱装药、其他段正常装药、光爆孔间距控制在1.2～1.4m、严格按设计爆破参数施工等措施,取得了较好的爆破效果。     

喷射气流灭弧防雷器的爆轰弹丸设计研究

爆轰弹丸是喷射气流灭弧防雷装置的重要组成部分,为了既保证该防雷器的灭弧效果,又确保装置在动作后保持完好,对爆轰弹丸的装药方式进行了研究。在介绍了喷射气流灭弧防雷装置的结构和工作原理后,首先对影响爆速的装药直径进行了建模分析,确立了装药直径与爆速之间的关系;其次考虑装药底盘端部所受冲量对装药量进行了数学分析,确定了装药量与底盘端部所受冲量之间的关系;最后通过试验确定了爆轰弹丸最优装药比例,得到了该装药比例下喷射气流灭弧防雷装置的灭弧效果。笔者将理论爆炸物理应用于喷射气流灭弧防雷装置,确定了装置的爆轰弹丸装药方式,既保证了装置运行安全又确保了灭弧效果。     

断裂控制爆破原理及其现场应用

断裂控制爆破是一种新的周界控制爆破方法，用它取代预裂和光面爆破，可以获得更好的周界控制效果．其主要特征在于采用了切槽炮孔来使孔壁裂纹定位起裂，以及采用了低猛度炸药的减震装药来控制孔内压力和加强爆生气体的扩缝作用．本文简述了断裂控制爆破的基本原理，并着重介绍了用于巷道掘进的现场试验结果及其与其它爆破方法的比较．     

聚能水压爆破在水平薄层围岩隧道中的应用

罗家山隧道洞身围岩主要为薄层状水平围岩,爆破扰动大时易掉块,采用传统爆破方法无法满足要求。通过现场爆破参数设计和不断试验,总结出聚能水压爆破在薄层水平岩层中的参数设置,根据围岩情况动态调整聚能管内装药线密度及采取间隔装药措施,减少了对周边围岩的破坏作用。爆破后高压气体沿聚能槽方向切割岩面,使隧道轮廓较圆顺。聚能定向作用能加大周边眼间距设置,减少了光爆炮眼数量,缩短钻孔、装药时间,提高光爆质量及工作效率,取得了较好的经济效益。     

水不耦合装药爆破模型推导及爆破效果分析

基于热力学爆轰理论和断裂力学理论,针对现有隧道爆破施工中水和空气不耦合装药介质优选的难题,提出固液气三相爆破计算模型。分析了爆轰炮孔内压随时间的变化、围岩应力场随时间和空间的变化情况以及裂纹尖端应力强度因子,最后又对某工程算例进行了分析。结果表明,相同装药结构下耦合装药形成的粉碎区半径最大,水不耦合装药形成的粉碎区半径大于或等于空气不耦合装药形成的粉碎区;对于不同的轴向不耦合装药系数,空气和水都存在裂隙区半径均大于耦合装药的情况;水不耦合装药爆破,延长了炮孔内压的作用时间;当轴向不耦合系数在1.6~3时,水介质比空气介质的爆破增效的作用更强。本文所得结论,对指导优化爆破现场施工具有重要意义。     

光面爆破空气垫层装药轴向不耦合系数理论研究

空气垫层装药是岩石光面爆破常采用的一种有效装药结构。预留的空气垫层降低了爆轰波和爆生气体压力，减少了其对孔壁岩石的冲击压缩破坏，延长了炮孔中爆生气体的存在时间，提高了爆生气体准静压力作用下岩石光面爆破断裂成缝的质量。根据光面爆破的要求，从理论上探讨了空气垫层装药结构主要参数轴向不耦合系数的计算方法，并以部分岩石为例进行了实例计算。在此基础上将此方法应用于工程实践，取得了良好的光面爆破效果。     

聚能水压光面爆破技术在米林隧道中的应用

以拉林铁路米林隧道工程为例,从施工准备、钻孔、清孔、装药、爆破、出碴、初期支护等方面,阐述了聚能水压光面爆破技术的主要施工工艺,经实践证明,该技术简化了装药步骤,缩短了钻爆时间,降低了施工成本。     

隧道光爆效果的影响因素分析

本文运用数学工具——应用概率统计中的方差分析,对光面爆破中出现的超、欠挖问题进行了具体的、数值上的计算分析,针对影响光爆效果的各种因素,结合日本专家吉见宪一采用现场实验的方法得到的结果,即在周边孔间距E,最小抵抗线W和装药集中度P三因素中,影响光爆效果的重要因素是装药集中度的大小。最后得出了减少超挖、提高光爆效果的结论。     

爆扩荷载作用下粉土变形规律的试验研究

在爆扩试验土体变形相关机理的基础上，通过土体中集中装药模拟试验及试验结果分析，得出爆扩荷载作用下不同压实度、饱和度粉土土体的变形规律，从而为同步爆扩地下空间法在粉土土体中的工程应用提供一定的科学依据、设计参数和实施方法。     

土钉支护抗动载原型与模型对比试验研究

概述了在TNT集团装药隔离顶爆条件下土钉支护黄土洞室临界抗力现场试验及结果：在建立模型相似法则基础上，进行了相似模型试验，不仅验证了该法则，而且也验证了原型洞室的临界抗力试验结果。     

冷扩孔并置入栓钉技术止裂效果研究

采用有限单元法对冷扩孔并置入栓钉处理措施进行数值模拟,并对循环荷载下止裂孔孔边应力、应变状态的分析表明,冷扩孔并置入栓钉降低了应力集中部位的应变幅,从而延长疲劳裂纹在止裂孔边的再生寿命,栓钉直径均会影响钻孔止裂相关技术的止裂效果.     

冲击载荷作用下含孔洞大理岩动态力学破坏特性试验研究

 利用一种大理岩试件加工制备含圆形和椭圆形孔洞的板状试样,试样尺寸为60 mm×60 mm×15 mm,使用75 mm杆径的分离式霍普金森压杆(SHPB)进行冲击压缩试验,通过超动态应变仪监测入射杆和透射杆的应变信号,利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程,分析冲击载荷作用下预制孔洞试样的动态抗压强度、破坏模式和裂纹扩展特性。研究发现,孔洞大小、形状和空间位置对岩石的动态抗压强度都有一定影响,孔洞的存在降低了大理岩试样的动态抗压强度。在冲击载荷作用下,预制中心孔洞的大理岩试样在孔洞周边产生平行于轴向加载方向的初始拉伸裂纹和类X型初始剪切裂纹,在试件破坏中起主导作用。圆形孔洞试样中,随着孔径增大,剪切裂纹扩展速度随之增大,而拉伸裂纹扩展速度则减小;椭圆形孔洞的长短轴比、长轴与加载方向的夹角均是影响裂纹扩展速度和动态抗压强度的因素。在30～45 s－1的加载应变率范围内,大理岩孔洞试样的平均裂纹扩展速度为100～450 m/s。     

基于细观损伤力学的梁柱焊接节点断裂破坏预测分析

应用细观损伤力学模型预测分析单调荷载作用下梁柱焊接节点的裂纹萌生与扩展。分别依据节点部位的母材、热影响区和焊缝金属缺口试样的单轴拉伸试验，标定材料细观损伤力学模型的参数；通过有限元分析模拟，预测焊接节点的开裂位置以及断裂破坏的过程，与已有试验结果以及基于微孔扩展模型和应力修正临界应变模型的有限元分析结果相比，建议的细观损伤力学模型的有限元分析结果具有更好的预测精度；针对不同焊接孔几何形状对节点断裂性能的影响进行有限元分析，结果表明，孔的几何形状对节点的断裂破坏模式的影响显著，长圆孔比圆孔具有更好的节点延性，开裂延缓，但是两种孔形的节点承载力差别很小。     

洞边任意方位单一裂隙对毛洞周边应力分布和断裂的影响

本文运用复变函数方法给出了带有一个裂隙的圆孔周围的应力分布,特别在单轴或双轴应力场中,对任意方位的单一裂隙的解答都可用该方法获得。在该方法中,使用施瓦茨（Schwartz）积分推导出了从带有任意方位单一裂隙的圆孔到单位圆的映象函数。 根据这个理论结果,完成了对五种不同裂隙方位和四种不同裂隙长度的数值计算,获得了相应的圆孔周围的应力相位移分布。运用岩石的脆性断裂理论,分析了这些裂隙对圆形隧道周围应力和位移分布及围岩断裂的影响。分析结果表明裂隙的方向和位置对围岩断裂的影响是显著的。     

脆性材料裂纹与损伤相互作用的试验研究

为研究岩石等脆性材料的损伤对裂纹动态扩展的影响,采用动态透射焦散线方法,模拟脆性材料裂纹与损伤相互作用的动态过程,进行多种损伤情况下有机玻璃试样裂纹动态扩展过程试验研究,讨论不同类型损伤对脆性材料裂纹动态扩展规律的影响和裂纹与损伤相互作用的机制。试验结果表明:不同类型的损伤对裂纹扩展影响不同,除裂纹型损伤外,其他几种类型损伤的存在均会引起裂纹扩展出现短暂停滞,停滞时间与损伤的尺寸及距离扩展裂纹路径的距离有关系;裂纹扩展路径上存在单个圆孔时会影响裂纹扩展速度,裂纹消耗能量增大;而多个圆孔情况下,材料局部弱化,裂纹扩展速度增大,而裂纹扩展消耗能量降低;表面损伤和局部贯通裂纹的尺寸、相对裂纹扩展路径距离等影响裂纹扩展速度,但能量消耗并未增大;对称裂纹相互竞争,同步扩展,裂纹尖端位置或裂纹长度的微小差别(例如裂纹长度相差3.68%)就会对裂纹起裂产生明显影响,导致2个裂纹起裂时间不同,裂纹扩展以后,先起裂的裂纹尖端应力强度因子大说明能量集中到相应裂纹尖端,从而越有利于该裂纹的扩展,扩展速度也就越大(相差约38.9%),相同条件下裂纹扩展所消耗的能量也越大。     

含单孔洞无限平面体弹性应力场解析逼近方法

 基于半无限平面体顶边集中力作用下的弹力应力解析解,提出一种解析逼近方法,求解含单个任意形状凸孔洞无限平面体在孔边任意荷载作用下的弹性应力场。将n边形孔洞外域划分为顶边上作用待定面力分布的n个半无限平面体。对于每个半无限平面体的顶边,其孔口部分外力已知,而两侧延伸部分上面力未知。提出一种有效的迭代方式依次计算所有延伸边上的面力,直至收敛,同时得到孔洞外域的弹性应力场。该方法原理简单、计算过程明了;由于基于弹性力学解析解和一维高精度数值积分,其最终结果属解析逼近解。算例表明,该方法获得的工程尺度下的孔洞外域应力场与复变函数方法、有限元方法计算结果非常吻合,表明方法的有效性。同时,可计算孔洞角点处近场应力,由孔洞角点处近场应力值拟合得到的广义应力强度因子具有极高精度,且应力奇异性次数与断裂力学理论值一致。     

不同装药模式爆破载荷作用下煤层裂隙扩展特征试验研究

 为了研究炸药在不同煤岩介质中爆破所产生的裂隙扩展和力学特征,提高深孔预裂爆破对低透气性煤层进行增透的效果,在实验室搭建爆破模拟试验系统,设计穿层钻孔和顺层钻孔2种不同的装药模式,以Froude 比例法建立煤层深孔预裂爆破的试验模型,利用相似材料配比加工制备尺寸为50 cm×50 cm×50 cm的试样进行爆破模拟试验。通过超动态应变仪监测煤岩层的应变信号,利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程,分析爆破载荷作用下试样的动态力学特性和裂纹扩展特性。研究发现,裂纹主要是由压缩波与卸载波共同作用形成的,裂纹扩展方向与炮孔轴线方向垂直;在煤岩介质中实施穿层钻孔爆破的爆破效果优于顺层钻孔煤层爆破效果,当爆破应力波从煤层入射到岩层后,出现反射拉伸波,反作用于煤体上,加剧煤岩不同爆破介质的破坏程度,促使爆破裂隙的扩展。研究成果可用于指导井下低透气性煤层深孔预裂爆破装药方式的选择,以提高瓦斯抽采效率。     

Experimental investigation on fatigue behavior of steel reinforced concrete composite beam-to-girder joints

Fatigue behavior and failure mechanism of steel reinforced concrete (SRC) beam-to-girder joints is discussed in this paper, which is intended for use in high-speed railway station structures due to their high stiffness and load capacity. Three identical SRC beam-to-girder joint specimens were designed and tested under static loading and two stages of fatigue loading. In the first stage of fatigue loading, the specimens were subjected to design fatigue load for 2 million cycles, while during the second stage, the specimens were loaded to failure under increased fatigue loading amplitude in order to know its fatigue strength and failure mechanism. The constructional details of SRC beam-to-girder joint specimen and the method of loading and testing are presented. The comparison in structural behavior of the joint is made between under static and fatigue loading. Fatigue failure characteristics of the joint are described in detail. It is found that the SRC beam-to-girder joints remained in their elastic range and the concrete surface crack did not exceed 0.1 mm when subjected to design static loading and 2 million cycles of design fatigue loading. There was no significant difference in structural behavior of each component of SRC composite beam between static and fatigue loading. Fatigue failure occurred after these joints were applied higher-level fatigue loading for another 0.70 to 0.91 million cycles. Fatigue crack was initiated at the tension flange of I-shape steel of beam connected by welding to the flange of I-shape steel of girder or at the hole in tension flange of I-shape steel of beam, and then the crack propagated along flange width and web height of the I-shape steel in beam until the I-shape steel lost loading capacity due to lack of enough cross section. The fatigue behavior of constructional detail of the I-shape steel played a key role in the fatigue strength of the SRC beam-to-girder joints. Discussions on improving the fatigue strength of SRC beam-to-girder joints and future research aspects are presented finally.     

中等厚度开孔板和缺口板断裂试验

对中等厚度的10个中心开椭圆孔板件和10个单侧半椭圆缺口板件进行断裂试验,研究开孔和缺口尖锐度对中等厚度钢板断裂模式的影响。试验较精确地记录了全程载荷-位移曲线。试验结果显示:试件的第一条宏观裂纹起始于缺口顶端厚度中面,裂纹在厚度方向贯通后沿垂直加载方向迅速扩展,直至完全断裂。开孔或缺口愈尖锐的试件,其开裂延性愈差。开孔板试件宏观断裂荷载比缺口板试件明显要高。断口粗糙且有大量韧窝,断口暗灰色呈杯锥状,断裂形式为正断与剪断混合型。本次试验为研究中等厚度钢板断裂机理及抗断设防提供了较可靠的试验数据。     

三轴循环荷载下页岩变形及破坏特征试验研究

前期工作已经研究了含裂隙页岩在单轴循环荷载下的变形及破裂特征,为进一步认清围压与循环荷载耦合作用下的变形及破坏特征,利用MTS815.03岩石刚性压力机展开了对含裂隙页岩的三轴循环加卸载试验研究。试验结果表明:在三轴循环荷载下,含裂隙页岩的破坏形式主要为混合破坏,呈现出拉剪贯通模式;随围压逐渐增大,页岩的峰值强度呈线性增大,完整页岩经11周加卸载循环后,峰值强度增大9.98%~25.03%;而含裂隙页岩经15周加卸载循环后,峰值强度增大1.47%~6.98%;含裂隙页岩在同一循环内的弹性模量大于变形模量,卸载弹性模量大于加载弹性模量,卸载变形模量大于加载变形模量,并且损伤面积系数F越大,卸载弹性模量与加载弹性模量的差值也越大;随循环加卸载次数逐渐增加,加载变形模量与卸载变形模量呈先增大后单调减小的规律,加载弹性模量与卸载弹性模量表现出先增大,后逐渐呈"波浪式"减小的规律,剧烈波动的弹性模量是内部结构不断发生局部调整的有效证据。该研究为揭示在围压与循环荷载耦合作用下含裂隙页岩破坏形成复杂裂缝网的发展机理提供了有益参考。