宽孔距爆破法数值模拟及破岩机理分析

运用数值计算方法研究了台阶爆破中常规孔距与宽孔距的应力场分布与破岩机理。由模拟结果可知,当密集系数为1.0或3.7以上时,孔间应力叠加效果并不好。而密集系数在1.7～3.7之间时,孔间应力分布均匀,叠加效果较好,这是有利于岩体破碎及减少大块率的。     

不同水深条件下水下钻孔爆破破岩机理研究

为研究水下钻孔爆破中不同水深对爆炸冲击波和岩石破碎效应的影响,结合重庆万州长江公路大桥防撞设施水下基坑及基槽开挖工程,通过ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,得到不同水深条件下爆炸冲击波拉应力峰值。运用MATLAB软件对不同水深岩石破碎拉应力峰值与炮孔距离的关系进行非线性拟合,计算得到不同水深条件下不同炮孔距离的峰值拉应力理论值,进而获得不同水深条件下的爆破损伤区域。研究表明炸礁区岩石上覆30 m左右水深情况下,爆破损伤区域半径为1.5 m,对水下钻孔爆破工程实践提供了依据。     

直眼掏槽破岩过程模拟与空孔效应分析

基于空孔直眼掏槽的基本形式,运用三维有限元软件LS-DYNA,模拟了槽孔与3种不同直径空孔的动态破碎贯通过程,得到了直眼掏槽爆破应力分布规律.模拟结果表明:空孔在掏槽爆破中提供初始自由面,对槽腔岩石破碎具有导向作用;通过3组模型破岩过程的对比,可以清晰的看出空孔直径越大,破岩过程的拉伸破坏区域和压缩破坏区域越明显.进一...     

地应力条件下爆破载荷破岩的DDA模拟研究

为探究地应力条件下的岩石爆破破岩特征与机理,基于非连续变形分析(DDA)方法建立岩石爆破力学模拟模型,分别考虑爆生气体压力和爆炸应力波的爆破载荷作用形式,对双向等值和不等值地应力条件下均质岩石的单孔爆破进行数值模拟,研究地应力对爆生气体压力和爆炸应力波破岩效果的影响。结果表明:对于均质岩石,在双向等值初始地应力条件下,爆破裂纹区近似为圆形,其面积随初始地应力的增大而减小,且双向等值初始地应力大小的变化对爆炸应力波的破岩作用影响更大;在双向不等值初始地应力条件下,爆破裂纹区呈扁平形,裂纹主要朝较大压应力方向扩展,且侧压系数的变化对爆生气体的破岩作用影响更大。研究结果对爆破工程实践具有一定的理论参考意义。     

宽沟煤矿覆岩活动及应力演化的数值模拟研究

研究工作面覆岩活动及应力演化对于防治本工作面的冲击灾害有着重要的意义。本文根据宽沟煤矿实际的地质条件和生产状况,对W114332作面覆岩活动及应力演化进行了数值模拟研究。模拟结果表明：（1）W1143工作面回采受上分层影响显著;（2）当工作面接近上方采空区下方时,煤体应力开始升高,集中程度加大,冲击危险性增加;（3）由于工作面超前支承压力和上层煤残留煤体对下方煤体应力叠加,当w1143工作面距离上层煤果空K水平面的投影20m时,工作面前方应力集中程度达到最大;（4）工作面进入上分层采空区下方后,工作面的危险性开始降低。     

基于空孔效应的坚硬岩石涨裂破岩力学特性研究

为了提高坚硬岩石定向涨裂破岩效率,从坚硬岩石涨裂定向破岩机理出发,基于空孔效应理论对200 mm、250 mm、300 mm、400 mm空孔间距以及20 mm、40 mm、90 mm、120 mm空孔半径下空孔孔壁的应力变化规律展开研究,将理论计算与数值模拟进行对比分析验证。研究结果显示:空孔的存在使得空孔靠近涨裂孔一侧产生应力集中,随着空孔间距增大、空孔半径减小,空孔效应应力集中现象越弱;空孔圆周上受拉区为±40°以内,最大拉应力出现在空孔与涨裂孔圆心连接线上,最大压应力出现在空孔圆周±70°附近。孔间连线上I型岩石应力强度因子与应力变化规律相对应,在孔间距达到400 mm时,应力强度因子K_I小于岩石的断裂韧度K_IC,无法达到形成贯通裂纹的条件。依据研究成果设置空孔参数,并在深圳市铁岗-石岩水库石岩北清水引水隧洞进行涨裂破岩试验。试验结果显示:空孔对于裂纹扩展方向具有引导作用,能够促使空孔与涨裂孔连线方向产生贯通的主裂纹,有利于提高坚硬岩石的涨裂破岩效率,能够为相似工程提供借鉴和参考。     

爆破破岩机理的探讨

文中参考了已有的研究成果，结合本人的试验，提出爆破玻岩中有两种作用：动压（冲击波、应力波）作用产生“震裂”效应；静压（爆生气体）作用主要是气楔作用，使裂纹延伸扩张，岩石碎化并可抛掷．破岩过程也以划分为两个阶段（动压、静压）．破岩方式主要是拉伸式破坏．     

硬岩巷道深孔掏槽数值模拟与试验研究

为解决硬岩巷道深孔掘进爆破受岩石夹制作用大、爆破效率低、循环进尺小、采掘比例严重失调等问题,采用LS-DYNA软件数值模拟和模型试验方法对深孔直眼掏槽爆破进行分析,包括四角九孔掏槽、双空孔菱形掏槽和复式筒形掏槽。根据岩石爆破破碎理论及柱状药包理论,对上述深孔直眼掏槽过程进行数值模拟,通过对三种深孔直眼掏槽的不同时刻应力云图和有效应力时程曲线的分析,比较高应力大小和高应力持续时间,得到药包起爆后的应力传播规律和空孔应力集中现象。结合在查干敖包铁锌矿进行现场试验,比较炮眼利用率、炸药单耗等指标,得到复式筒形掏槽为最优设计方案。     

条形药包爆破破岩规律的试验研究

分析了前人关于爆破破岩机理论述方面的矛盾,通过高速摄影观察有机玻璃中条形袋药爆炸波和破裂缝发展规律,得到了关于条形药包爆破破岩规律方面的新认识。提出了冲击该、气体膨胀压和反射拉伸波在破岩过程中各自所起的不同作用。特别在此基础上推出了条形药包下破裂深度计算公式,对工程实践有积极的指导作用。     

条形药包爆破破岩规律的试验研究

分析了前人关于爆破破岩机理论述方面的矛盾，通过高速摄影观察有机玻璃中条形袋药爆炸波和破裂缝发展规律，得到了关于条形药包爆破破岩规律方面的新认识。提出了冲击该、气体膨胀压和反射拉伸波在破岩过程中各自所起的不同作用。特别在此基础上推出了条形药包下破裂深度计算公式，对工程实践有积极的指导作用。     

中深孔与浅孔联合布孔在煤层底板爆破中的数值模拟研究

针对露天台阶爆破煤层底板与其毗邻的岩层力学性质差异较大,爆破时大块率高的问题,介绍一种改善煤层底板破碎效果的中深孔与浅孔联合布孔爆破方法。使用有限元分析软件LS-DYNA分析了联合布孔装药结构爆破过程中的应力分布规律,分析表明:联合布孔爆破方法相比传统中深孔爆破,增大了拉应力峰值,延长了拉应力对煤层底板有效作用时间;在宁夏大峰矿羊齿采区的应用实践表明,联合布孔爆破方法不仅改善了煤层底板的破碎效果,并大量节约了爆破生产成本。     

水下钻孔爆破岩石各区应力的数值模拟

结合连续介质力学和动力非线性有限元理论知识,通过ANSYS/LS-DYNA建立20 m水深和无水两种情况下的钻孔爆破模型,采用多物质ALE算法,模拟得出了从孔底起爆时爆炸冲击波引起的应力响应,并根据岩石破碎机理判断出粉碎区、裂隙区和弹性振动区,在5~8倍的药柱半径范围内,由冲击波压碎岩石形成粉碎区,临界径向压应力为207 MPa左右,在10~14倍的药柱半径范围内,岩石被割裂形成裂隙区,且切向拉应力起主导作用,其临界值为16.1 MPa左右,对比分析两种模型的计算结果可知,水介质的存在会减缓冲击波与爆轰气体的衰减速率。     

高应力条件下爆破振动对岩石破坏研究

文章介绍了爆破振动的检测方法及主要过程,利用爆破振动时频分析得出某质点振动参数,利用动态应力理论将爆破振动对岩石作用转化为动态应力.以大理岩为例分析高应力条件振动波动态应力对岩石的反复压缩卸载过程,并指出在高应力条件下,爆破振动对岩石的破坏作用更加明显.     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体中的裂隙直接影响到爆炸应力波在岩体中的传播,进而影响到爆破效果。针对宏观闭合裂隙岩体的特点,采用LS—DYNA与离散元软件3DEC相结合的方法,分别模拟了含1条裂隙、2条平行裂隙和2条相交裂隙岩体中爆炸应力波的传播特点。结果表明,台阶爆破中应力波的分布并不均匀,应力波主要朝自由面的方向传播;闭合型宏观裂隙阻碍爆炸应力波的传播,岩体中裂隙越多,最小主应力降低的越快,2条裂隙时,炮孔附近的拉应力降低了约30%。     

炸药量和场地条件对水下爆炸地震波影响的数值模拟

运用LS-DYNA3D程序对不同药量和场地条件下水下炸礁的爆破过程进行了数值模拟,给出了质点振动速度、加速度衰减规律;另外,模拟得出的爆炸地震加速度时程可作为工程结构响应计算时的激励,克服了爆炸地震波激励难以确定的困难,为爆炸地震波对工程结构的影响效应研究及计算方法提供了一定的参考.     

水下爆破破冰机理的数值分析研究

以黄河包头磴口段爆破破冰试验为基础,采用LS-DYNA有限元软件模拟了水下爆破破冰过程,研究冰层在爆破水压力作用下的破坏机理。根据现场试验条件,水深为4.5 m,冰厚0.5 m,10 kg的集中乳化药包位于冰下1.5 m处,同时考虑底部的淤泥的影响,建立了相应的模型进行数值计算。计算得出破坏后的冰层可分为破碎,裂隙和震动三个区,其中冰层破碎区半径约为5.5 m,与现场实测结果一致。研究表明水下冲击波压力对冰层的破坏起主要作用。     

岩石爆破中的空孔效应数值计算分析

为从理论上研究控制爆破中空孔效应的影响因素和探讨空孔设置(孔距、孔径等)的依据,采用了数值模拟计算和正交设计原理相结合的研究方法,对常见空孔设置情况进行数值模拟,分析了在控制爆破中空孔效应对岩石中应力波传播规律的影响程度,并对孔间距系数(孔距与装药孔直径的比值)、空孔直径和炸药种类3个因素进行了正交设计,得出了孔间距系...     

水下爆破破冰爆炸冲击波传播规律数值分析

利用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟研究水下爆破破冰过程中爆炸冲击波压力的作用特征和传播规律,对比分析在冰体覆盖的相对封闭条件和常规水下爆炸时水中压力变化的差异性。研究表明:爆炸冲击波产生的水压力以炸药为中心向四周传播,对冰面破碎起主要作用,被扰动冰体主要发生振动折裂。炸药周围近区压力初始峰值大体上相同,爆源远区相差较大,冰盖的存在减弱了爆破能量的耗散。对于相同集中药包,入水深度直接影响爆破破冰效果。和常规水下爆炸相比,在冰体覆盖的相对封闭条件下水中峰值压力较小,衰减速度较慢。     

空孔对爆破地震波减震作用的数值模拟分析

南京红山南路新开挖隧道群上跨既有地铁1号线,最短垂直距离仅为4.16m.在爆破施工过程中,为确保运行地铁的安全,采用了在隧道开挖层和地铁隧道中间打空孔的减震技术.结合红山南路隧道开挖实际工程,利用AUTODYN软件对工程中有减震空孔情况下的爆破进行数值模拟计算,分析了减震空孔排数、空孔与爆源距离等空孔布置参数对爆破地震波的衰减影响.对空孔的布置参数进行优化,提出了在距离爆源1 m处打2排交错空孔的减震方案,实际工程中震动速率减小率达49.8％,减震效果明显.