切缝药包爆破定向裂纹与张开节理相互作用的实验研究

为了探究切缝药包爆破定向裂纹与张开节理的相互作用过程,采用动态焦散线方法,结合高速摄影技术,开展了爆破模型实验研究。研究结果表明,张开节理对切缝药包爆破定向裂纹的扩展有阻滞作用,定向裂纹不会穿过张开节理继续扩展,而是在经过与节理相互作用后在节理端部产生两条翼裂纹。当定向裂纹垂直入射时,节理两端的受力状态基本相同,两条翼裂纹的起裂和扩展行为基本一致,两条翼裂纹的分布状态基本对称。张开节理的几何特征对翼裂纹起裂时的动态应力强度因子有显著影响,一定程度上决定了翼裂纹起裂的难易程度。当定向裂纹倾斜入射时,节理两端的受力状态存在差异,靠近定向裂纹入射点的一端能够获得更多的起裂能量,从而优先起裂和扩展,并形成更长的翼裂纹。      

动静荷载下巷道围岩倾斜裂纹的动焦散试验

利用爆炸加载动态焦散线测试系统,采用PMMA材料加工模型试件,进行裂纹扩展规律的动焦散试验研究。结果表明:预制裂纹b端在应力波作用下起裂,扩展轨迹出现翘曲变化的现象,大体上沿水平方向扩展;裂纹b端扩展位移随倾角θ呈现增大和减小交替变化的规律,在-45°~45°内,扩展位移曲线大体上关于直线θ=0°对称,在-75°~-45°和45°~75°内,位移曲线呈现较大差别;扩展位移曲线在θ=-45°,θ=0°和θ=60°处达到峰值,分别为22,31,36 mm,在θ=±30°处达到低谷值9 mm和11 mm;应力强度因子KⅠd变化曲线和能量释放率G变化曲线具有相似的变化规律,均先达到峰值,后反复振荡变化、多次出现峰值;KⅠd值和G值与能量紧密相关,当两者的数值相对较大时,相应裂纹扩展位移较大,反之,裂纹扩展位移较小。     

冲击荷载下缺陷介质裂纹扩展的DLDC试验

采用数字激光动态焦散线试验系统,利用落锤冲击含预制裂纹(倾斜角度分别为0°,30°,45°)的缺陷介质,研究裂纹扩展的动态行为.结果表明:冲击荷载下,裂纹会于预制裂纹一端起裂,扩展至整个试件,且扩展路径指向重锤落点;主裂纹尖端的动态应力强度因子振荡增大又减小,然后增大至最大值时主裂纹起裂;次裂纹起裂前,KId振荡变化,起裂后迅速增大后振荡减小;主裂纹起裂后,速度迅速减小;次裂纹扩展速度先增大后振荡减小,与KId的变化趋势保持一致;含缺陷的冲击断裂试验中,主裂纹起裂时间较晚.     

冻结砾岩层光面爆破施工

介绍了许楼煤矿主井井筒冻结砾岩段光面爆破施工方法。利用利文斯顿爆破漏斗理论并进行现场试验确定冻结砾岩层单位炸药消耗量。本着安全第一的原则，合理选取光爆参数，同时周边眼采用空气柱不偶合装药结构，提高了循环进尺和光爆质量，保证了冻结管安全。该井筒冻结砾岩层段爆破施工的成功经验，可供其他冻结井筒过类似地层施工时参考。     

深部岩石巷道底鼓流变分析

利用凯尔文模型的黏弹性理论研究了深部岩石巷道出现的底鼓问题,进行了流变分析,给出了深部岩石巷道底鼓现象的时间—位移解析解,提示了深部岩石巷道底鼓现象时间演化过程的一些规律。在巷道不支护状态下,研究巷道开挖后约150 h位移曲线才逐渐趋于收敛。研究成果对深部岩石巷道底鼓现象的治理具有一定的指导意义和参考价值。     

煤矿巷道支护方案专家系统及应用研究

煤矿巷道支护方案是涉及到工程地质、生产条件及岩石力学等因素的复杂理论技术问题,煤矿巷道支护方案专家系统针对这一难点,将巷道支护领域专家经验、典型工程案例、理论研究成果与计算机人工智技术能结合,建立了内容丰富的巷道支护专家经验、典型案例、理论研究成果知识库,采用基于规则和典型案例2条途径推理出巷道支护初始方案,运用FLAC3D二次开发技术建立了巷道支护模型运行程序并编译成动态链接库文件进行加载和调用,实现了基于数值模拟的巷道支护方案优化,并自动生成巷道支护断面图表。以山西某煤矿巷道支护方案设计为例进行应用,结果表明系统优化方案合理、可行。     

地铁区间隧道不同装药结构光面爆破应用研究

为了提高光面爆破效果,以青岛地铁为工程背景,进行了周边孔不同装药结构的光面爆破试验研究.理论分析了连续装药和间隔装药2种装药结构爆破对孔壁的压力情况,从切缝药包爆破裂纹的成缝机理上,解释了切缝药包定向断裂控制爆破技术改善光面爆破效果的原因.通过现场应用得出:当进尺为1 m且岩性较好时,采用连续装药结构,岩性较差时,采用切缝药包连续装药结构;当进尺在1～2m且岩性较好时,采用轴向空气间隔装药结构,岩性较差时,采用切缝药包轴向空气间隔装药.施工中取得了理想的爆破效果,施工经验被青岛其它2条地铁线及相关隧道所吸纳.     

煤矿巷道掘进爆破智能设计系统及应用

煤矿巷道掘进爆破设计涉及到工程地质、围岩稳定性、断面形状、瓦斯赋存、开采条件及岩石力学等诸多因素,是一项复杂的理论与技术问题。针对这一技术难点,将煤矿巷道爆破领域专家理论研究成果、实践经验等与最新发展的计算机人工智能相结合,进行煤矿巷道爆破智能设计系统研究。系统建立了内容丰富的典型爆破案例、爆破理论和规则、专家经验、行业规范知识库,基于规则与典型案例推理机制,运用产生式规则和最大匹配度的推理策略,实现了煤矿巷道爆破方案参数优化设计。基于CAD二次开发技术研究设计绘图子系统,实现了爆破工程图表自动绘制。应用该系统进行多个矿区实际煤矿巷道爆破方案设计,其结果与实际情况基本相符。     

周期性爆破振动下围岩的损伤累积效应

采用现场测试的方法对岩石巷道爆破近区的振动进行测试,随着掘进工作面的推进,得出了爆破振动沿巷道侧壁的传播衰减规律;利用超声波测试技术对巷道侧壁的损伤规律进行研究,揭示了爆破振动下岩体的损伤累积规律。研究发现：在爆破近区15 m内爆破振动衰减缓慢,之后有一个急剧衰减过程,掘进工作面推进到25 m时,爆破振动衰减到1 cm/s左右。通过比较发现斜线法更适于巷道侧壁的损伤测试,工作面推进到10~20 m时损伤度急剧增长。综合分析爆破振动与声测结果得出：在周期性爆破振动载荷下垂直于测试孔方向的微裂纹得到优先发展,爆破振动的衰减是岩体内部损伤发展的外在表现。