露天矿山柱状药包爆炸应力波衰减规律研究

基于某露天矿山进行的爆破应力波测试实测结果,计算出测点峰值应力和拉伸应力峰值,并对爆炸过程中的应力波进行研究。然后将理论分析、现场试验等方法有机地结合,分析柱状装药台阶炮孔爆破爆破应力波传播的基本规律,得到了露天矿山柱状药包条件下爆炸应力波衰减规律。     

爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究

岩体爆破理论和应力波衰减的研究,直接关系到国家的基本建设。迄今国内外在应力波衰减方面,已取得了一些积极的进展,但仍处于探索研究阶段。本文应用ANSYS/LS-DYNA动力有限元对柱状药包爆炸应力波在裂隙岩体里传播进行模拟,与理论计算值进行比较,得出了合理的应力衰减指数。     

单自由面爆破柱状药包最佳埋深优化研究

药包埋深是影响单自由面爆破效果的重要因素之一。针对长山壕金矿露天的掘沟工程,采用ANSYS/LSDYNA构建了不同埋深下单自由面柱状药包爆破的数值模型,并结合现场试验,开展了单自由面爆破柱状药包最佳埋深的研究。结果表明:炸药爆炸后,岩体中会产生应力波扩张并形成爆破漏斗;在自由面附近,随着到埋深的增大,单元的应力峰值衰减速率减慢,漏斗半径减小速率逐渐加快;在阶段底部,随着埋深的增大,单元的应力峰值的衰减速率增大,岩石破坏半径总体呈增大趋势。综合分析,得到该矿山药包最佳埋深为5.3m,并在现场试验中得到了验证。     

基于Ricker类子波的爆炸应力波传播规律研究

为了研究爆炸应力波在介质中的传播过程,采用Ricker类子波作为爆炸场源,建立了单孔条形药包爆破的有限元数值计算模型,分析了爆炸应力波的传播规律及其对介质质点的扰动特征。研究结果表明:爆炸压缩波(P波)在岩体中的传播速度快于剪切波(S波),但剪切波(S波)的衰减较慢;在爆炸应力波的作用下,介质中的质点首先表现出较大的径向位移,随后又产生较大的环向位移,爆源近区的介质可能因急剧压缩而被压碎,随后又因环向张拉位移产生径向拉裂纹;在径向位移和环向位移的共同作用下,爆生裂纹将呈现出不断波动扩展的特性;采用Ricker类子波作为爆炸场源研究爆炸应力波在介质中的传播问题,对于再现爆炸应力波的传播过程,深入分析爆炸应力波的传播及其与介质的作用机理具有重要意义。     

楔形掏槽柱状药包爆破下自由面的应力分布

为弥补对柱状药包爆破下自由面上的应力分布情况研究较少的现状,依据球状药包爆破激发的应力波理论解,采用Satrifeld迭加法,理论推导了楔形掏槽孔中柱状药包爆破作用下自由面上应力分布的解析解。并建立了一套应变测试系统,通过模型实验对该解析解进行验证。实验结果表明,在自由面上,沿同一楔形掏槽孔连线方向,测点爆炸应力随着与掏槽孔口间距的增大而呈递减趋势,该规律验证了理论分析所得结论的合理性,具有一定的参考价值。     

槽波的吸收衰减

槽波在煤层及其附近岩石介质传播过程中，其能量随传播距离的增大而不断衰减，槽波衰减与其柱状波前扩散及几何频散有关，同时也与煤槽吸收作用有关。能量衰减限制了槽波地震勘探的探测范围。本文讨论了煤槽的Ｑ值及其影响因素。     

裂隙岩体爆破作用参数的优化

用直径150毫米以上的柱状药包爆破露天采场裂隙岩体时,其破坏机理如下:装药与矿岩接触爆破时,应力波在岩石中传播并按自己的参数保证破碎已装了炸药的岩块;接近装药的自然裂隙使应力波参数剧烈下降,当裂隙开裂值大于2～8毫米时,应力波的能量被完全隔绝在炸药药包穿过的岩块内。鉴于露天采场裂隙岩体的开裂值为2～20毫米,可以认为炸药包穿过的岩块是在应力波作用下破碎的。     

爆破地震波特性研究

结合现场爆破震动信号,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面分析了爆破地震波特性。结果表明：爆破地震波是一种与自然地震波相似但又相区别的非常复杂的随机过程,它是不同幅值、不同频率与不同相位的各种波型叠加而成的复合波。爆破地震波在传播过程中会发生多次反射、折射、绕射、衍射、波型转换甚至波导、层间波等复杂现象,传播过程中波的有关参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的物理性质、场地特征及地形等因素紧密相关。地震波在发生几何衰减的同时,还因粘弹性介质的内摩擦和热传导导致能量耗散,使得波能不断衰减。     

露天矿深孔微差爆破作用下岩石破碎机理的探讨

根据岩石力学、弹性力学理论，结合工作实践，对露天矿深孔微差爆破中岩石的破碎进行探讨，岩石在微差爆破作用下的破碎，就其实质来说就是利用相邻药包在微差时间里先后起爆，产生两组应力波的叠加。应力波的叠加作用，提高了岩石的爆破效果。     

不耦合装药孔壁透射对应力波在岩体中衰减影响

应力波传播和衰减一直以来受到人们的广泛关注,研究人员对这个问题进行了大量的实验和研究。但是,在不耦合装药的情况下,由于孔壁的两侧属于两种不同的介质,爆炸产生的波受到孔壁的影响会发生透射生成透射波,造成一定的衰减,这就对后续岩体中的应力波衰减的研究产生了一定影响。因此在前人研究的基础上,结合爆炸应力波在孔壁处透射的有关研究,推导出能够反映应力波在岩体中衰减的关系式,并通过实例运用MATLAB编程进行仿真模拟。     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。     

爆破地震波作用下含断层结构面高陡边坡动力响应分析北大核心

为了防止白马铁矿及及坪采场含断层的岩质边坡受爆破振动作用发生失稳,利用小波分析对现场监测点爆破地震波进行频谱能量分析,得到断层影响下高陡边坡爆破振动波传播规律,同时根据实际边坡建立边坡模型,分析在爆破振动作用下边坡断层岩体劣化效应对边坡动力响应及损伤规律的影响。结果表明:1)当爆破地震波在含断层结构面的高陡边坡中传播时,断层结构面对爆破地震波在边坡中的传播规律影响显著;2)爆破振动波在断层岩体区域传播时,断层岩体力学强度对振动波的传播有明显的影响,断层力学强度越低,对振动波的传播阻隔效果越明显。断层岩体力学强度的劣化加速了爆破振动波传播的衰减;3)不同断层岩体参数劣化工况下爆破振动下边坡损伤有明显变化,随着断层岩体力学强度的劣化,边坡抵抗变形能力减弱。     

爆破荷载作用下岩质边坡稳定性研究进展

爆破荷载是导致边坡失稳的重要外部因素。与土质边坡相比,由于节理面的存在,爆破荷载下岩质边坡稳定性研究更加复杂。综述节理对爆破应力波传播特性的影响规律以及爆破荷载作用下岩质边坡数值计算要点,并从岩质边坡自身特点、爆破应力波振动特性以及爆破荷载与其他外界因素耦合3方面详述岩质边坡动力稳定性研究现状,总结得出节理力学性质及分布,爆破应力波振动速度、频率及其衰减规律等因素是岩质边坡极其重要的稳定因素。最后,对爆破荷载作用下岩质边坡稳定性研究进行展望,为进一步深入研究奠定基础。     

爆破应力波在构造带煤岩的传播规律及破坏特征

针对煤矿井下爆破作业扰动到构造带煤岩体容易诱发煤与瓦斯突出事故的现实背景,根据爆破应力波在构造带煤岩的传播规律结合相似模拟实验和数值分析,研究应力波对构造带煤岩的损伤破坏特征及其对煤与瓦斯突出的影响作用机理。研究发现,爆破应力波从岩体传播到构造松软煤层时,在煤岩交界面发生了波的透射和反射;透射的压缩应力波作用于煤体,使煤层裂隙增加;反射的拉伸应力波反作用于岩体,使位于岩体内相应测点的应力值增大约1.1倍,在靠近松软煤体一侧的岩体内形成交叉网状裂纹,加大了岩体的破坏程度和破坏范围。构造松软煤体加强爆破应力波的反射拉伸和爆破振动的累积效应导致构造带煤岩交界面的煤岩体损伤严重,当煤岩体的强度不能抵抗瓦斯内能和煤岩体的弹性潜能时将会发生煤与瓦斯突出。     

静应力对岩石波动参数的影响研究现状及新问题的思考

各类工程岩体中普遍存在静应力,静应力对岩体材料特性的影响极其重要且不可忽略。通过对现有文献进行系统梳理与归纳总结发现静应力对岩石纵波波速有影响且纵波波速与密度有关系,但当前研究存在两个问题:没有进一步分析静应力对岩石波阻抗的影响;静应力主要是等值静应力。而工程岩体中的静应力多为梯度应力,梯度应力的存在导致岩体波阻抗呈梯度形式变化,因此针对深部工程岩体爆破开挖及地震波传播等,有必要开展具有梯度应力岩石中应力波传播衰减规律的相关研究。     

高寒地区矿山爆破振动对岩石边坡的响应特征分析

针对高寒地区爆破振动对岩石边坡响应特征的分析较少。为了研究高寒地区爆破振动衰减规律以及对边坡的响应特征,选取矿区岩石试件分别在-25℃和+20℃条件下进行了岩石波阻抗的测试试验;在6月至8月、11月至翌年1月分别对边坡展开了爆破振动监测试验,进而基于数值模拟手段,对比分析了岩石边坡在6月至8月、11月至翌年1月条件下的响应特征。研究结果表明,-25℃条件下的岩石试件波阻抗增大了28.5%;通过对边坡的爆破振动测试,揭示了11月至翌年1月的爆破振动峰值速度衰减特性;爆破荷载作用下,随着温度的降低,岩石边坡坡底部位的沉降位移呈增加趋势,主要是由于爆破振动衰减速率降低,延长了地震波对边坡的作用时间而造成了位移的增大,研究结果可为后期控制爆破振动对边坡的危害效应提供一定的指导意义。     

基于准岩体抗拉强度的爆破振动速度衰减公式改进

萨道夫斯基公式在爆破中近区对质点振动速度的预测精度较低，使用该公式所得的预测误差可达200%~300%，不利于对爆破中近区的振动速度进行精确预测。爆破中近区压缩应力波拉伸破坏所造成的岩石片落和径向裂隙扩展现象比较明显，该类拉伸破坏现象在一定程度上加快了爆破振动速度的衰减过程。为研究爆破中近区岩体抗拉强度对爆破振动速度衰减的影响，在对国内外爆破振动速度衰减公式进行梳理分析的基础上，讨论了14个爆破振动峰值速度的影响因素，选取其中9个主要因素进行了量纲分析，将准岩体抗拉强度考虑在内，推导了基于准岩体强度的爆破振动速度衰减改进公式。结合某露天铁矿工程实例，采用1st0pt软件分别对改进公式和萨道夫斯基公式进行了多元非线性回归分析。研究表明：基于准岩体抗拉强度改进的衰减公式对该矿南、北区测点振动速度预测的平均相对误差分别为8.41%和7.01%，均高于传统衰减公式的预测精度，说明考虑准岩体抗拉强度对萨道夫斯基公式进行改进具有可行性，可为露天矿山爆破作业提供参考。