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。     

深部高瓦斯低渗煤层定向聚能爆破裂纹扩展规律试验研究

针对深部高瓦斯低渗煤层爆破增透时爆破有效致裂范围较小,爆破能量利用率低的问题,首先根据爆破应力波的传播和叠加,从理论上分析了地应力和爆破荷载耦合作用下炮孔周围的应力分布规律;然后利用自主搭建的爆破试验平台进行了有无地应力普通爆破及地应力下不同聚能方向爆破试验研究;最后将爆破后4组试块的裂纹扩展及应力发展规律分别进行对比分析,得出爆生裂纹的扩展规律以及应力峰值的涨幅关系。研究结果表明,在裂纹扩展方面,地应力的存在对煤岩体普通爆破裂纹的扩展起抑制作用,整体裂纹扩展范围较小且呈椭圆形分布;聚能方向与水平较大主应力方向一致时,有利于定向裂纹的扩展,整体裂纹扩展范围较大;聚能方向与竖直较小主应力方向一致时,在爆破初期因聚能效应裂纹沿聚能方向扩展,在裂纹扩展后期,受地应力影响垂直方向上煤岩体受到的切向压应力较大,制约了定向裂纹的扩展,整体裂纹扩展范围较小。应力传播方面,在无地应力与加载地应力普通爆破情况下,爆破孔周围应力呈下降趋势,最高降幅达39.1%;地应力下水平方向聚能爆破相对于普通爆破时,聚能方向的应力峰值提高了72.2%。研究成果运用于深部高瓦斯低渗煤层爆破中,可以有效提高爆破能量利用率和裂纹扩展范围,对瓦斯解吸具有积极意义。     

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...     

On the relation between micro- and macroscopic fatigue crack growth rates in aluminum alloy AMS 7475-T7351

This paper discusses the relationship between striation spacing, i.e., the microscopic crack propagation rate, as measured in postmortem fractographic inspection of fatigue fractured surfaces, and the macroscopic crack propagation rate, i.e., da/dN, as monitored during fatigue crack growth tests. Compact tensile specimens C(T) in prevalent plane-strain conditions were extracted in LT orientation from the center of a 2-in. thick rolled plate of a SAE-AMS 7475-T7351 Al alloy. Testpieces were fatigue tested according to ASTM-E647 standard, at room temperature in a servo-hydraulic closed-loop MTS testing machine operating with the unloading elastic compliance technique. da/dN-ΔK data points were collected in the Paris’ law validity region, with crack growth rates typically ranging from 0.18 to 2.02 μm/cycle. Topographical survey was conducted on the test specimen fracture surfaces in a scanning electronic microscope in order to determine striation spacing created during the fatigue test. Macro- and micro-crack growth rates were compared and good correlation have been obtained for the data within the range of ΔK assessed in the study. Results of crack growth rates have been quantitatively evaluated in terms of fatigue life estimation.     

预裂爆破在白马铁矿边坡靠帮中的应用

露天采矿终了边坡稳定性至关重要,为了解决矿山前期开采过程中靠帮边坡质量不理想、半壁孔痕率低、预裂面破碎不完整、散块挂帮率高等一系列问题,白马铁矿在终了境界采用了大孔直径160 mm进行预裂爆破。根据开挖岩体的地质特征,对间隔装药结构不耦合系数、线装药密度等先进行理论计算,然后试验对比分析,确定针对不同岩性部位设置预裂爆破的合理参数,采用逐孔搭配导爆索排间分组联合起爆网路。这种大孔径深孔"预裂-缓冲"爆破方案在采场靠帮实践中取得明显成效,可为类似工程提供较好的参考价值。     

预裂爆破在白马铁矿边坡靠帮中的应用

露天采矿终了边坡稳定性至关重要,为了解决矿山前期开采过程中靠帮边坡质量不理想、半壁孔痕率低、预裂面破碎不完整、散块挂帮率高等一系列问题,白马铁矿在终了境界采用了大孔直径160 mm进行预裂爆破。根据开挖岩体的地质特征,对间隔装药结构不耦合系数、线装药密度等先进行理论计算,然后试验对比分析,确定针对不同岩性部位设置预裂爆破的合理参数,采用逐孔搭配导爆索排间分组联合起爆网路。这种大孔径深孔"预裂-缓冲"爆破方案在采场靠帮实践中取得明显成效,可为类似工程提供较好的参考价值。     

液态CO_2相变开挖岩体孔间距参数研究

为保证液态CO_2相变致裂技术在随州绕城南路综合管廊基坑石方开挖中的爆破效果,在进行实际施工生产之前,对73型液态CO_2致裂管单管单孔致裂岩体性能进行了现场试验,在对液态CO_2进行TNT当量计算之后,基于LS-DYNA有限元软件进行了单孔爆破数值模拟和不同孔间距的两孔爆破数值模拟。结果表明:73型液态CO_2致裂管现场试验和数值模拟单孔最大岩体破坏范围分别为1.84 m和1.766 m,试验和模拟结果具有较高的一致性,数值模拟方法预测73型液态CO_2致裂管致裂岩体范围上可靠性良好。73型液态CO_2致裂管台阶爆破最优孔间距为2.0 m,双孔爆破相邻炮孔之间岩体最大损伤范围比单孔爆破岩体损伤范围增加13.25%。73型液态CO_2致裂管的台阶爆破最优孔间距的确定有效保证了基坑台阶开挖的爆破效果,同时具有良好的经济和社会环境效益。     

变角度复合材料单元型近场动力学模型

变角度复合材料具有优异的力学性能和更强的可设计性,研究变角度复合材料结构的力学行为和损伤特性对工程应用和结构设计具有重要科学意义。单元型近场动力学(Element-based peridynamics,EBPD)理论基于积分-微分方程,处理不连续问题时不存在奇异性问题,相比于经典连续介质力学方法可以方便处理断裂等破坏问题。通过虚拟单元积分点的位置与纤维角度的对应关系,提出了EBPD变角度复合材料单层板模型。通过对具有不同边缘初始角度含中心圆孔的变角度复合材料单层板变形模拟验证了模型的可靠性,并预测不同角度单层板的裂纹扩展路径。提出的模型可以准确表征变角度复合材料单层板的变形以及破坏模式,为其强度评估及结构设计提供理论指导。     

小间距隧道爆破对既有隧道振动影响分析

以实际工程为依托,分析爆破振动对临近既有隧道的影响.施工前对既有隧道进行结构病害检测并评估其安全状况,施工过程中对既有隧道爆破振动速度进行现场监测,以确保爆破施工过程中既有隧道的结构安全.对现场监测结果进行统计和回归分析,确定了爆心距以及分段装药量对于爆破振速传播规律影响,将爆破振动对既有隧道衬砌的影响根据爆破振动速度分为无影响、微影响、较大影响和安全性影响4个等级.针对于小净距隧道工程特点,提出爆破安全控制技术措施及处治建议,包括合理开挖工法的选择、分段装药量的确定及掏槽形式的选择等.     

Path prediction of I + III mixed mode fatigue crack propagation

In this paper, compact tension specimens with tilted cracks under monotonic fatigue loading were tested to investigate I + III mixed mode fatigue crack propagation in the material of No. 45 steel with the emphasis on the propagation rate expression and the path prediction. It is found that during the mode transformation process, the crack propagation rate is still controlled by the mode I stress intensity factor; and Paris equation also holds for the relationship between and ΔK_I . Crack propagation path can be predicted only when both the crack mode transformation rate and propagation rate are available.     

爆破块度分布与控制的模拟试验研究

岩石爆破块度除了受岩石和炸药性质影响外,还受到装药结构、爆破参数和爆破技术等的影响。在实际的爆破工程中,为了不同的爆破目的,需要采取不同的爆破方法和参数。采用砼和天然岩石试样,通过改变不偶合系数、炸药单耗、爆破参数和填塞条件等参数进行模拟爆破实验,对爆破后的块度进行筛分统计分析,以优化爆破参数和实现对爆破块度的控制和预测。     

深孔爆破中不同起爆方式对爆生裂纹的数值模拟

为了分清齐发爆破和逐孔起爆的方式对岩体裂纹的影响,运用LS-DYNA动力有限元分析软件,分别对深孔三孔齐发起爆和深孔三孔逐孔起爆的爆生裂纹扩展机理进行了数值模拟,并描述了深孔爆破时的应力分布云图和裂纹扩展以及损伤演化情况,得到岩体的破碎区和裂隙区的范围。模拟分析结果表明:采用逐孔起爆法使岩石的自由面发生改变,炮孔破坏更为严重,对爆破效果产生很大的影响。并对计算结果进行了分析,对指导工程实践有一定的参考价值。