爆炸冲击波下地应力对岩石裂纹扩展的影响

随着地下工程深度的增加,地应力对爆炸引起的断裂影响不容忽视。为了探讨地应力大小和方向对岩体爆破的影响,文章以花岗岩为研究对象,通过有限元程序LS-DYNA和颗粒流程序(Particle Flow Code, PFC)相结合的爆破模拟方法研究了爆炸冲击波下地应力对岩石裂纹扩展的影响。结果表明：双轴等压应力对岩石近场裂纹的影响较小,而对远场裂纹发育有较大的抑制作用;单轴应力条件下,与应力垂直方向的压缩效应得到增强,而拉伸效应受到抑制,应力垂直方向的裂纹数量远小于平行方向的。     

深部高地压条件下岩石动态断裂特性的数值模拟

地下洞室爆破开挖在动应力和地应力的共同作用下,将导致更为复杂的岩体破坏形式.本文基于二维动力损伤本构模型对不同静力条件下岩体动态破坏机制进行研究,探讨了不同围压和垂直应力系数K0作用下动应力的加载速率和峰值对岩体动态变形破坏的影响.研究结果表明:数值模拟获得了爆破荷载作用下径向裂纹的萌生、扩展以及裂纹分叉、贯通的全过程...     

爆炸荷载作用下缺陷岩体破坏特征的数值模拟研究

为了研究爆炸荷载下含缺陷岩体的破坏规律,根据已有的实验结果建立了在爆炸荷载下含缺陷岩体的漏斗爆破模型,所考虑的缺陷包括孔洞、孔隙和微小的张开型节理.缺陷是随机分布的,且对于缺陷内部考虑了两种情况,一种是含水的,另一种是空的.依据已有花岗岩的实验结果,通过拟合得到了其冲击状态方程,并将其应用于炸药附近的花岗岩,而对于远离炸药的花岗岩,采用了线性状态方程.根据实验结果,将花岗岩的动态强度设计成随应变率变化的变量.模拟结果表明,在爆破荷载下,湿润的岩体比其相应干燥岩体的动态强度低;在应力波作用下缺陷密度越大,其岩体的破坏范围越小;最后,讨论了巷道附近的爆破过程对巷道稳定性的影响.     

偏心不耦合装药爆破损伤分布特征数值模拟

偏心不耦合装药结构由于药卷紧贴炮孔孔壁一侧造成岩体中的爆炸能量分布不均,会影响到光面爆破效果,研究其爆破损伤问题可为实际工程施工提供参考依据.文章基于显式动力分析软件,采用材料本构HJC模型,通过观察爆破过程中炮孔周围岩体压碎区、破坏区和裂隙区范围的变化,研究装药位置、耦合介质以及不耦合系数对岩体的爆破损伤分布特征的影...     

高地应力水平对爆破开挖损伤区声波检测及损伤程度评价的影响

随着地下工程埋深的不断增加,深部岩体工程中围岩开挖损伤区深度及程度的准确评价逐渐受到深部高地应力场的影响,其影响程度的合理评估成为研究重点。依托某水电站深埋引水隧洞开挖工程,采用应力逐步解除方案,通过在取样区域外围钻设形成环形封闭边界的常规取样孔,逐步解除取样区域内岩体应力,并在取样区域内进行钻孔与低应力取芯,继而利用声波检测装置对外围应力解除孔和内部取芯孔周边岩体的损伤程度进行检测,以此获得相同位置岩体在不同地应力条件下的损伤区深度及程度的声波检测结果。同时,结合内、外取芯孔获取的不同应力水平下的岩芯,开展室内试验,基于Hoek-Brown强度经验公式,利用声波波速计算得到相同位置岩体在不同地应力条件下的岩体单轴抗压强度,从而判断不同地应力条件对爆破开挖损伤区声波检测结果及损伤程度评价的影响。研究表明：高应力条件下,常规取样与声波检测法会在一定程度上低估围岩的损伤区深度和损伤程度,同时严重高估岩体单轴抗压强度。当初始应力水平为45 MPa时,围岩损伤区深度和损伤程度大约会被低估约10%～30%;当地应力水平由45 MPa降至30 MPa时,岩体的单轴抗压强度会被严重高估约30%～100%。因此,高地应力水平对爆破开挖围岩损伤区声波检测与评价结果存在明显影响,工程中运用波速指标评价岩体质量必须考虑地应力水平对声波检测的影响,并进行适当修正。     

爆炸荷载下岩体破裂影响因素研究

为研究岩体在爆炸荷载作用下裂纹扩展的影响因素,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件对砂岩爆破裂纹扩展机理进行数值模拟,并考察地应力、自由面和节理等因素对爆破裂纹扩展的影响。结果表明:爆生气体与应力波联合作用下的裂隙区半径是应力波单独作用下裂隙区半径的1.85倍,爆生气体的存在使破岩过程更为有效;当侧压系数不变时,随着初始应力的增加,裂隙区扩展半径减小;自由面产生的反射拉伸应力波导致平行于自由面的裂纹产生;自由面与节理平行或垂直对爆破裂纹的分布有很大影响。研究成果可为中硬岩的爆破开挖工程提供参考。     

浅孔楔形掏槽爆破技术在特大断面小净距隧道群施工中的应用

为了解决隧道群爆破施工时振动强度过大而引起围岩失稳问题,以贵安数据中心特大断面小净距隧道群爆破施工工程为背景,采用浅孔楔形掏槽（SHWC）爆破技术进行施工作业,监测后行洞爆破施工与先行洞支护结构的爆破振动速度,并运用LS-DYNA模拟分析爆破振动强度对隧道围岩应力的影响。研究结果表明：SHWC爆破技术能够有效地控制爆破振动强度,能够将振动速度峰值控制在4.5 cm/s的安全允许标准以内;SHWC爆破有效应力峰值可达117 MPa;爆破地震波传播过程中存在时间上的连续性,形成的反射拉伸波向岩体深部方向延伸与正向传播的爆炸压缩应力波发生干涉叠加,使得岩石被拉伸和压缩而发生破坏;楔形掏槽孔呈“Λ”形结构布置,炸药爆炸产生的有效应力主要集中在掏槽孔底部,使得掏槽区被爆岩体能有效克服周围岩石的夹制作用,提高了掏槽效果,同时,楔形掏槽孔还能进一步扩大掏槽范围。     

爆破振动对残留岩体的影响及控制

通过对白水峪水电站坝区爆破振动试验数据的回归分析,获得了施工爆破处的振动衰减规律,给出了在爆破施工期间,爆区附近的残留岩体稳定所能使用的最大药量.爆破产生的岩石质点振动为随机振动过程,其能量集中在25～30 Hz频率范围内,比天然地震波主频高得多,爆破产生的振动不会引起基岩的共振.残留岩体的临界振动速度直接关系到残留岩体的稳定性.根据试验实测地点宏观调查结果及相关规范,将残留岩体的临界质点振动速度控制在3.5 cm/s以下,就能保证残留岩体的稳定性.     

爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究

目的　获取爆破地震波作用下地下结构物的响应特征 .方法　本文以试验结果为依托 ,采用非线性有限元分析手段 ,对爆破地震波对地下结构物的影响进行了数值模拟 .结果　数值模拟结果与试验吻合较好 .结论　得出两个主要结果 :介质质点振动速度的传播规律 (有效峰值持续时间 ,随传播距离的增大呈增大趋势 ) ;结构响应特征 (铅直振动是爆破地震波作用下结构振动的主要成分 )     

我国地下工程爆破研究的又一部专著--评<地下工程爆破理论及应用>

中国矿业大学出版社 2 0 0 1年出版的安徽理工大学教授徐颖、宗琦新著《地下工程爆破理论及应用》,是一部重要的科研学术著作 .本书的研究内容和成果为矿山掘进爆破提供了重要的理论和技术依据 ,对矿山安全、快速、高效、优质生产有着重要的意义 .该书将已有的研究成果应用于冶金、铁道、公路及城市建设等爆破工程中 ,必将对我国经济建设和发展起到一定的促进作用 .本书从炸药爆炸的爆轰压力和爆炸应力波理论出发 ,论述了炸药爆炸对岩石的作用过程 ,运用爆炸力学理论系统论述了不同装药条件下的炸药爆轰压力和在爆炸载荷作用下裂隙岩体内裂…     

爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析，建立了爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法，利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应的对比，对其安全性进行了评估，得到该框架结构在本次爆破地震波作用下安全度满足要求的结论。     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线...     

基于LCEM-GFEM方法爆炸载荷作用下含缺陷岩体损伤机理研究（英文）

在爆破作业过程中,岩体缺陷对裂纹扩展具有显著影响。本研究基于全局有限元方法的局部黏结单元(LCEM-GFEM)方法构建数值模拟模型,研究爆破作用下含缺陷岩体的损伤演化和裂纹扩展模式。通过引入能量传递系数,定量分析了缺陷形态对应力波传播和衰减的影响。结果表明,缺陷形态对岩体的损伤特性和裂纹扩展具有显著影响。随着平行缺陷夹角的增加,爆破诱发的裂缝与衍生裂缝的合并路径从缺陷末端转移到了缺陷中间,能量传递系数增加,分形维度减小。随着平行缺陷之间的水平距离增加,平行缺陷之间的裂缝数目和能量传递系数相应减少。随着垂直缺陷之间的垂直距离增加,穿过缺陷C的主水平裂缝长度增加,能量传递系数和分形维度也增加。研究结果可为受到爆破荷载作用下含缺陷岩体的损伤特征提供指导。     

复杂断层构造区地应力分布规律及其影响因素

准噶尔盆地西部车排子地区石炭系火成岩储层断层多,且走向多变,复杂程度高,亟需开展地应力分布规律及其影响因素研究.本文以苏13井三维区石炭系火成岩储层为例,基于盒维数法,用分维值D对研究区构造复杂程度进行了表征;基于BP神经网络方法,通过MATLAB实现了边界约束的优化反演;利用COMSOL Multiphyics软件模拟分析了渗流-应力耦合作用下地应力分布规律及其影响因素,认为研究区地应力分布受断层数量、断层走向和石油开采的影响较大;考虑渗流-应力耦合作用后,地应力值增大,而地应力方向基本保持不变或发生微小偏转.研究结果表明:研究区发育三级、四级、五级及五级以下逆断层,断层相互切割,断层分布的分维值为1.811 1,分维值较大,研究区整体构造复杂.随着断层数量的增加,地应力值呈减小趋势;走向与荷载作用方向平行的断层内部最大水平主应力值较其余走向断层小,对附近应力场影响作用也较小;走向与荷载作用方向垂直的断层对附近应力场影响范围最大;考虑石油开采的影响后,最大水平主应力值增大;随着石油开采的深入,井口附近的地应力持续增大,但单井开采对地应力的影响范围有限.未考虑渗流-应力耦合作用,研究区...     

论沉积区岩体地应力分布

本文通过对地表沉积作用过程中岩体受力状态的力学分析,结合对沉积区岩体实测地应力范例的讨论,论述了沉积区岩体地应力分布的一般特性。     

爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究

目的 获取爆破地震波作用下地下结构物的响应特征。方法 本文以试验结果为依托,采用非线性有限元分析手段,对爆破地震波对地下结构物的影响进行了数值模拟。结果 数值模拟结果与试验吻合较好。结论 得出两个主要结果：介质质点振动速度的传播规律（有效峰值持续时间,随传播距离的增大呈增大趋势）;结构响应特征（铅直振动是爆破地震波作用下结构振动的主要成分）。     

柱装药双炮孔岩石爆破模型试验

为了合理有效地利用爆炸能量,提高巷道、隧道工程的爆破掘进质量,以砂岩巷道(隧道)掘进中辅助孔、周边孔的岩石爆破为应用背景,通过柱装药双炮孔岩石爆破的模型实验,对装药结构、介质强度、炮孔间距、抵抗等因素对岩石爆破作用效果以及炸药单耗的影响进行了初步研究.试验结果表明,介质强度、不耦合系数、抵抗和炮孔间距与炸药单耗有着密切的关系,并相互作用、相互影响.空气介质对爆炸能量具有很好的缓冲和消耗作用,而水介质对爆炸能量的消耗作用随着介质强度的增大而减小.对于周边爆破,采用空气不耦合装药结构有利于减轻爆破对围岩的破坏作用;当介质强度大于35MPa时,采用水不耦合装药结构有利于提高爆炸能量的传递效率,降低炸药单耗.依据介质强度,合理选择不耦合系数、抵抗和炮孔间距,可在较小炸药单耗的情况下取得良好的爆破效果.     

爆破地震波作用下底框结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下底层框架砌体结构进行了动力分析，建立了爆破地震波作用下底层框架砌体结构的非线性时程分析方法。并利用某水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的1栋1托5底层框架砌体结构，进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应进行了对比，对其安全性进行了评估。     

不同厚度砼衬砌的爆破临界振速研究

利用波函数展开法,分析了爆破地震波与邻近圆形衬砌洞室的相互作用过程,推导了爆破地震波作用下圆形衬砌洞室围岩和衬砌的应力及位移表达式.以混凝土衬砌厚分别为0.5 m和0.1 m为例,求出了爆破地震波作用下围岩和衬砌周围的应力及振速分布.结合应力和振速分布及衬砌的抗拉强度,得到了2种厚度衬砌的临界破坏振速.研究表明衬砌厚度的增加可有效减小围岩中的最大应力;混凝土衬砌越薄,其临界峰值振速越小.     

模拟爆炸地震波及其对框架结构的影响

基于能够描述爆炸地震波的非平稳随机过程模型进行爆炸地震波的模拟研究,给出能够考虑装药量和爆心距影响的单点爆炸地震波实用模拟方法。以15层框架结构为例,运用有限元分析软件建立空间板梁结构的有限元模型,计算结构的固有频率和固有振型,分析高层框架结构在模拟爆炸地震波作用下的动力响应。根据结构动力响应结果,判断结构的薄弱层,为工程抗震设计提供参考依据。