偏心不耦合装药爆破裂纹扩展实验研究

为了研究偏心不耦合装药结构下爆炸裂纹扩展规律,以有机玻璃板为介质,采用不同装药不耦合系数(分别为1.00、1.29、1.57、1.71、1.86、2.00、2.28)的装药结构进行爆炸实验。实验表明:偏心不耦合装药时炸药爆炸在炮孔周围形成的微裂纹区半径是不均匀的;随着装药不耦合系数的增大,耦合侧和不耦合侧的微裂纹区半径差值是逐渐增大的。在不耦合系数为1.71时,耦合侧最长主裂纹长度、主裂纹总长度、主裂纹平均长度达到最大;同时耦合侧与不耦合侧最长主裂纹长度差值、主裂纹总长度差值及主裂纹平均长度差值也达到最大。该研究为改进和优化偏心不耦合装药结构、降低爆破对围岩损伤破坏具有一定的参考价值。     

低渗煤层预裂爆破裂纹扩展规律数值模拟研究

针对低透气性煤层实施深孔预裂爆破过程中爆炸应力波和爆生气体作用下裂纹扩展范围和规律现场难以测量的问题,采用理论和数值模拟相结合的方法,对低渗透煤层进行单孔和双孔预裂爆破数值模拟,得到了不同爆破参数下应力、压力和单位质量塑性功等物理量动态变化规律和裂纹扩展范围,分析了深孔预裂爆破裂纹扩展规律和煤体在高温高压爆生气体及应力波作用下破坏区域的演化规律。炸药在煤体内爆炸的瞬间,产生的压力远大于煤体所能承受的动态抗压强度,煤体被破坏形成爆破空腔,当爆炸冲击波在孔壁上产生初始径向裂隙后,爆生气体楔入裂隙中使其继续扩展,在煤体内形成粉碎区、裂隙区、震动区,揭示了煤层在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理。     

切缝药包爆破裂纹扩展机理研究

基于爆炸力学、断裂力学理论,对切缝药包爆破中的切缝的产生及裂纹起裂、扩展进行了研究。通过实验室模型试验研究切缝外壳参数、不耦合系数对裂纹定向扩展的影响,现场初步试验验证了爆破参数设计的合理性。最后提出了该技术在工程实践中仍存在的问题。     

光面爆破的岩石裂纹扩展规律研究

光面爆破是一种控制爆破技术,为了实现更为精确的控制爆破效果,需要对光面爆破的岩石裂纹扩展规律进行研究。在光面爆破的初始裂纹产生阶段,利用数值模拟的方法,对光面爆破的弹性力学简化模型进行分析,得到了初始裂纹的起裂点位置以及初始裂纹长度。在爆轰气体驱动下,初始裂纹二次扩展。从裂纹扩展的能量角度,分析了裂纹扩展速度与裂纹长度的定量关系。基于断裂力学对裂纹二次扩展条件和二次扩展范围进行理论分析,定量描述了裂纹二次扩展长度与孔壁压力的关系。最后,在对光面爆破致裂机理认知的基础上,提出光面爆破中装药不耦合系数、炮孔间距、光面层厚度等参数的计算方法。     

光面爆破的岩石裂纹扩展规律研究

光面爆破是一种控制爆破技术,为了实现更为精确的控制爆破效果,需要对光面爆破的岩石裂纹扩展规律进行研究。在光面爆破的初始裂纹产生阶段,利用数值模拟的方法,对光面爆破的弹性力学简化模型进行分析,得到了初始裂纹的起裂点位置以及初始裂纹长度。在爆轰气体驱动下,初始裂纹二次扩展。从裂纹扩展的能量角度,分析了裂纹扩展速度与裂纹长度的定量关系。基于断裂力学对裂纹二次扩展条件和二次扩展范围进行理论分析,定量描述了裂纹二次扩展长度与孔壁压力的关系。最后,在对光面爆破致裂机理认知的基础上,提出光面爆破中装药不耦合系数、炮孔间距、光面层厚度等参数的计算方法。     

岩体爆破裂纹扩展速度实验研究

爆破过程中,介质的破裂是由裂纹发展的过程决定的。因此,研究裂纹扩展规律必须研究扩展速度,对探讨岩石断裂控制爆破机理,具有重要意义。文章介绍了岩石的断裂现象,裂纹扩展速度的变化过程、断裂速度的理论计算方法以及一些实验结果与影响裂纹扩展的因素。     

不耦合系数对水下爆破破岩效果影响的数值分析

为了探究水下岩石爆破中水对爆破效果的影响,应用数值模拟的方法对单孔水不耦合装药爆破模型结构下不同不耦合系数(K=1.21、1.28、1.35、1.44)和双孔爆破模型不同炮孔间距(240、280、320、360 cm)的爆破作用效果进行数值模拟。结果表明：当不耦合系数K为1.21时,孔壁和炮孔周围的峰值应力最大且测点随着距离药柱的水平距离增大测点的峰值应力呈指数函数的形式衰减。水不耦合装药具有使岩体受力均匀、作用时间较长、应力衰减较少的特性且能量的传递效率更高的优点。应力云图表明越靠近孔心,水不耦合装药提高单元的峰值应力的越强。当水下爆破的岩石为强度较高的微风化英安岩,为了使岩石破碎,需要确定炮孔间的最优的炮孔间距,以达到最优的爆破效果,通过数值模拟确定炮孔间距为280 cm时,炮孔连心线处有效应力峰值可达到75 MPa以上,可以使岩石破碎,为最大的炮孔间距。数值模拟为实际的水下爆破工程提供理论依据。     

人工裂隙对爆炸裂纹扩展影响的试验研究

为研究与炮孔不同距离节理裂隙对爆炸裂纹扩展的影响机制,以有机玻璃薄板为介质,加工与炮孔距离为L(20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm)的人工裂隙进行爆炸实验。试验表明:人工裂隙能够有效阻隔爆炸裂纹的扩展;L为20 mm和30 mm时,人工裂隙右端边界能够产生翼裂纹,其起裂角和止裂角度分别为135°和45°,裂纹扩展路径和长度相近;人工裂隙能够有效阻隔爆炸裂纹和模型能够产生爆炸空腔的临界值介于50~60 mm之间。研究结果可为节理岩体控制爆破设计及爆破参数优化等提供理论依据。     

紫金山金铜矿靠帮高陡边坡爆破减震研究

为确保紫金山露天矿高陡靠帮边坡的稳定性,对临近边帮的上部1012北平台爆破进行了爆破减振研究.根据紫金山露天矿实际情况及岩石物理力学性质,首先提出了减振控爆设计方案.然后,根据孔壁初始冲击压力与岩石强度关系及爆生气体形成的静态应力场,得出了预裂爆破不耦合系数和炮孔间距关系式,并分析了炮孔直径等其它预裂孔及主炮孔和缓冲孔...     

非对称不耦合装药结构对预裂爆破效果的影响

为降低爆破开挖对保留区岩体的损伤,采用数值模拟的方法,研究不同装药结构对预裂爆破效果的影响,发现相比于中心单药卷和偏心双药卷,偏心单药卷装药结构下的预裂缝成型效果最佳,且其炮孔壁上的爆炸荷载在保留区一侧较小,在开挖区一侧较大,能在降低爆破开挖对保留区岩体损伤的同时将爆炸能量更多的作用于开挖区岩体。基于偏心单药卷装药结构,在综合考虑预裂缝成型效果和保留区岩体损伤程度的情况下,通过数值模拟的方法研究了爆破参数对预裂爆破效果的影响,结果表明:在不耦合系数为1.68,炮孔间距为70 cm的条件下,预裂爆破效果最佳。     

煤层预裂爆破应力波传播规律及增透机理模拟研究

预裂爆破可以增加开采煤层的透气性系数,提高煤层瓦斯抽采率,为煤层的快速消突提供了一种有效的技术手段。为了考察不同影响因素条件下预裂爆破对煤层的增透效果,基于岩石力学、弹性波、爆破等相关理论,利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA,数值模拟分析了不同装药量、孔间距等条件下的爆破煤体裂纹扩展及爆破应力的传播特征,得到了装药量、孔间距对预裂爆破增透效果的影响特征。研究结果表明:(1)爆破应力波以爆破点为起点,随着传播距离的扩大不断衰减,裂纹扩展与爆破应力波的传播方向一致,裂纹的分叉及其贯通具有一定的随机性。(2)预裂爆破存在一个最佳的装药量,装药量过大或过小均无法达到充分开裂煤体、增大透气性的目的。(3)控制孔对爆破应力在传播过程中具有减缓其衰减的作用,其减缓作用与孔间距有关,呈现随着孔间距的增加,其减缓作用先增大后减少的规律。研究成果对利用预裂爆破实现突出煤层卸压增透、快速消突具有一定的指导意义。     

煤体爆破裂纹扩展速度试验研究

为了进一步研究煤体爆破裂纹扩展规律,以煤体爆破裂纹扩展速度为研究内容,选取0.14 mm漆包铜线和0.7 mm铅笔芯作为探针传感器材料,利用爆速仪改进的裂纹扩展测试系统对煤体内部和表面裂纹扩展速度进行测试。试验结果表明:煤体爆破裂纹扩展速度变化规律与煤体的力学性质、波阻抗及初始裂纹数量等因素有关。在初始裂纹的导向作用下,煤体中的爆破裂纹扩展速度大致经历先迅速衰减、然后近似匀速、最后缓慢衰减3个阶段。     

Intersonic Crack Propagation in an Orthotropic Material

Intersonic crack propagation is found to exhibit essentially the same features in orthotropic and isotropic materials, provided that the crack propagates along a plane of elastic symmetry. Thus the stress and strain singularity at the crack edge is weaker than the inverse square root singularity in the sub-Rayleigh case, except at one distinct velocity. The energy flux into the process region is determined by using the Barenblatt model. It depends on the crack velocity and on the size of the process region, approaching zero with this size. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

悬臂弯曲加载表面裂纹扩展速率试验中各参量的变化规律

在悬臂弯曲加载方式下,采用逐级递增的六级名义应变控制模式,完成了三件10CrNiMo钢试样的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验。试验数据处理结果表明:在每级名义应变控制下,位移和载荷的峰谷值是基本保持不变的,但随着名义应变级别的增加,位移和载荷的均值存在向负向增大的趋势;而在低名义应变级别控制下,应变峰谷值的变化规律和位移与载荷的峰谷值的变化规律相似,但随着名义应变级别的增加,应变的峰谷值和均值均存在向正向增大的趋势。分析认为,产生上述现象的原因主要和试样表面的残余应变有关。     

急倾斜坚硬厚煤层预裂爆破数值模拟

兴泰煤矿主采层二1煤层为急倾斜坚硬厚煤层,由于二1煤层的煤岩体强度很高,并且块度很大,这给二1煤层的开采带来了极大的困难。针对二1煤层中煤炭难以开采的现状,运用ANSYS/LS-DYNA动力分析工具对二1煤层的深孔预裂爆破进行了数值模拟,以破坏不利单元的拉应力变化曲线峰值达到煤的抗拉强度为准则,优化了预裂爆破参数。模拟过程中分别取炮孔间距为3.0 m、3.5 m、4.0 m,然后确定各项参数,以及合适的装药结构和起爆方式。通过对3种方案的数值模拟,最终得到炮孔间距为3.5 m时其各项参数为最优爆破参数的结论。     

Fatigue Crack Propagation in Plain Carbon Dual-phase Steel

The effect of volume fraction V_M and carboncontent(%C)_M of martensite was studied on the fa-tigue crack propagation behaviour of plain carbonmartensite plus ferrite M+F dual-phase steel.Theexperimental results show that the △K_(th)decreasesand da/dn increases with increasing V_M and(%C)_M at a load ratio R=0.05.High△K_(th)valuesare obtained by obvious crack closing ability causedby high roughness of the fractured surfaces.     

残余应变对表面裂纹扩展速率的影响

在悬臂弯曲加载方式下,采用逐级递增的多级名义应变控制表面裂纹前缘应变的试验方法,进行了在改换名义应变级别控制时残余应变调零和不调零时10CrNiMo结构钢的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验,对试验结果进行了比较和分析,结果表明:残余应变会减缓表面裂纹的扩展速率,残余应变越大,这种减缓效果越显著;在过渡为下一级名义应变时残余应变调零将会获得较快的表面裂纹扩展速率。     

中碳合金钢双相组织疲劳裂纹扩展的研究

研究了４２ＣｒＭｏ钢亚温淬火及二次淬火两种双相组织的疲劳裂纹扩展行为。结果表明，亚温淬火双相组织可显著提高裂纹萌发生抗力，降低扩展速率；较高的疲劳性能与裂纹尖端闭合应力，断口表面粗糙度以及裂纹扩展路径弯折程度有关。断裂力学分析表明，粗糙度诱发裂纹闭合效应及裂纹路径变折效应是提高裂纹扩展抗力的主要因素，同时得到上述两种效应对裂纹扩展速率影响的表达式。