隧道爆破引起喷射混凝土累积损伤研究

为研究隧道爆破引起喷射混凝土累积损伤变化规律,引入损伤因子,采用声波测试仪及爆破测振仪进行现场实测,对多次爆破的等效药量、等效距离、声速进行统计分析。研究发现:爆破引起喷射混凝土累积损伤随着循环次数的增加逐渐增大,该损伤具有不可逆性;4个循环爆破后,距离爆源较近的1号测点累积损伤最大,为0.274,大于规范损伤阈值0.19,但喷射混凝土并没有失稳破坏;距掌子面距离约20 m处,累积损伤约为0.05,振速及损伤出现拐点;测点与掌子面距离小于20 m时,损伤增量及损伤均较大;损伤增量及振速具有良好的幂函数相关性。建议加强距离掌子面20 m范围内的支护。     

爆破作用下冻结岩壁损伤评价的模型试验研究

针对西北地区采用冻结钻爆法进行掘进时井壁的安全性问题,按照相似比理论展开模型试验研究。试验模型采用1∶15的比例浇筑。通过同一位置处岩体爆破前后超声波波速变化来评价模型损伤大小。在模型顶部预留槽内均匀地固定3个速度传感器,记录每次爆破过程中各测点振动速度的大小,试验结果发现岩体径向振动速度最大,轴向振动速度其次,切向振动速度最小,岩体振动具有明显的方向差异性。冻结岩壁的损伤具有累积效应,临近炮孔位置处的岩体损伤因子大于其他部位,在高度方向上,模型上端损伤最大。岩体振动规律满足萨道夫斯基公式,其介质参数K=57.52,衰减系数α=1.74。发现第3段雷管起爆引起的测点振动速度最大,爆破引起的岩体振动在不同方向上有明显的差异性,径向振动速度最大,轴向振动速度其次,切向振动速度最小。     

初始压应力场对爆生裂纹行为演化效应的实验研究

采用自主设计的动静组合加载系统,实现了在模型试件中产生静态应力场和爆炸动应力场,并对动静组合应力场中爆生裂纹的扩展行为演化特征进行焦散线实验研究,探讨初始应力场对爆生裂纹扩展规律的影响效应。通过对四周施加均布载荷和不施加载荷的两组试件进行实验,对比分析两组试件中爆生裂纹的扩展长度、速度和裂纹尖端动态应力强度因子随时间的变化规律,发现在垂直于裂纹扩展方向的压应力降低了裂纹尖端的应力集中程度,阻碍了裂纹的扩展,而平行于裂纹扩展方向的压应力对裂纹的扩展基本没有影响。     

新峪矿采空区下近距离巷道矿压特征研究

为研究采空区下近距离巷道的矿压特征,通过现场围岩变形监测分析了回采期间巷道的围岩变形规律,采用数值模拟的方法研究了巷道围岩应力的变化规律。 结果表明:巷道的竖向收敛量是两帮收敛量的2.02~3.09倍;距工作面10m的范围内,是采动影响的剧烈区,两帮在此区域受到的影响更为显著;巷道靠煤柱一侧围岩,竖向应力均呈现出一直增长的趋势,采空区的出现破坏了其下方围岩应力变化曲线的指数函数分布形式;上层采空导致了下层工作面的顶板不完整,支承压力作用明显减弱,影响范围仅为5~10m,相比常规类型巷道,影响范围大大缩小;由于上层煤柱侧向支承压力的存在,帮部岩体易因受压膨胀而破坏,引起顶板整体下沉,采空区渗水会加剧铝质泥岩的底板隆起。     

冻结立井模型爆破振动信号的小波包分析

从能量分布特征角度研究爆破振动信号,以达到认识爆破振动危害并提出危害控制方法的目的。结合冻结立井爆破模型试验,获取冻结岩壁指定点爆破振动信号,采用db6小波基对爆破振动信号进行小波包分析,得到各信号不同频带能量分布,研究了高程差、等效距离对振动信号能量衰减规律的影响,利用量纲分析法建立了能量预测公式,并通过实测数据回归分析验证了其正确性。结果表明:各测点振动信号能量随着时间的变化表现为高频部分衰减快、低频部分衰减慢的特征;爆破振动能量分布范围广泛,主振频带较宽且由多个分振频带组成;随着高程的增加、传播距离的增大、能量有向低频集中的趋势;能量大小与药量成正比,与等效距离成反比;结论为鄂尔多斯盆地冻结岩层爆破能量衰减规律、安全性评价提供理论依据。     

人工冻结红砂岩三轴压缩特征应力试验研究

为研究不同温度、围压条件下西北人工冻结红砂岩特征应力的变化规律,采用冻三轴试验机对红砂岩进行不同温度(-15℃、-10℃、-5℃及10℃)、不同围压(4MPa、8MPa及12MPa)试验,并对应力应变曲线各特征应力阈值进行统计分析。研究发现:起裂应力随温度升高先增大后减小,扩容应力及峰值应力均随温度的增大而降低;起裂应力、扩容应力、峰值应力均随着围压的增大而增大,起裂应力、扩容应力与峰值强度比值均随着围压的增大而减小;起裂应力与峰值强度比值分布较广,最低为0.373,最大为0.721,扩容应力与峰值强度比值均集中在0.9附近;可释放弹性应变能占应变能的69.79%~98.51%,耗散能较小,峰值点后,可释放弹性应变能急剧释放,耗散能急剧增大,试样最终破坏。     

西北人工冻结红砂岩的动态时效损伤模型

为了研究西北人工冻结红砂岩的动态力学特性,采用SHPB试验装置对-15 ℃红砂岩进行单轴冲击压缩试验。对SHPB试验中5组有效数据展开分析,得到了5条不同应变率下的动态应力应变曲线。基于损伤演化及元件模型理论,将冻结红砂岩视为由具有弹性特性、损伤特性、塑性特性及黏滞特性的非均匀质点组成,建立了包含损伤体元件、黏壶及弹簧的时效损伤模型。〖JP2〗研究发现:试件强度与平均应变率呈指数相关,当试件平均应变率较小时,试件的强度变化平缓,在高平均应变率下,试件强度急剧增大,当平均应变率为120.73 s-1时,应力峰值高达84.96 MPa,接近静态抗压强度44.1 MPa的2倍;时效损伤模型较好地反映了在一定范围内的冻结红砂岩应力应变关系。     

人工负温高强混凝土动态力学特性研究

为研究人工负温早龄高强混凝土的动态力学特性,采用SHPB试验系统对-7℃不同龄期高强混凝土进行单轴冲击压缩实验,得到多组不同应变率作用下的动态应力应变曲线。研究发现:高强混凝土的强度具有明显的温度效应;标准及-7℃养护环境下,混凝土试块3d强度分别为单轴抗压强度的77. 4%、46. 7%;在低应变率作用下,负温混凝土脆性比较明显,中高应变率(大于30s~(-1))作用下,负温混凝土韧性增加,脆性降低;动态抗压强度、峰值应变具有明显的应变率相关性,三个龄期的峰值应变均在0. 002~0. 004;同一应变率及龄期的混凝土,其强度及弹性模量均随着受冲击次数的增加而减小,相反,其峰值应变变大。