切缝药包定向控制爆破的试验研究

采用高速纹影试验系统和岩体损伤测试技术,对切缝药包爆炸波与爆生气体的传播机制进行探讨研究,同时对不同药量下切缝药包对岩体的损伤范围进行测定。试验结果表明:对切缝药包爆炸冲击波与爆生气体进行跟踪拍摄,实现了对两者作用的分离研究,两者从扩展形态上保持着高度对称状态;爆炸冲击波优先沿切缝方向传播,形成的"导流"效应优先作用于炮孔孔壁,产生初始损伤区,其它方向的冲击波是切缝方向冲击波绕流扩展所致;爆生气体首先从切缝处扩展,并且主要沿切缝方向呈"一"字型扩展,以准静态压力作用于岩体,促进累积损伤区继续发展,形成沿切缝方向的"射流"效应,推动裂纹持续扩展;切缝方向岩体损伤值大于垂直切缝方向,增大药量对切缝方向岩体的损伤程度影响较大。     

试论岩体结构面在台阶中深孔爆破中的作用和效果

文中介绍了单组结构面有机玻璃模型爆破实验的结果,提出了“似漏斗效应”的概念,进而就铅垂结构面对台阶垂直中深孔爆破最小抵抗线方向的影响进行了分析。     

动态卸荷诱发节理岩体松动的数值模拟

高地应力条件下岩体开挖面临着初始地应力动态卸荷诱发的节理松动问题。为了提出控制节理松动方案,采用理论与数值模拟方法研究了初始地应力动态卸荷诱发节理松动机理。首先,将计算模型与简单的初始应力瞬态卸载理论结果进行了对比,验证了计算模型及其参数的正确性。其次,采用动力松弛法对地应力初始化,计算了地应力水平、卸荷路径以及卸荷时长对节理岩体松动的影响。结果表明:节理岩块张开位移与卸荷时长成负相关,与地应力水平成正相关;相同条件下,指数型卸荷路径引起的节理岩体刚体位移最大,三角函数型卸荷次之,线性卸荷最小。建议工程中通过改善装药结构和孔间距等钻爆参数来增加卸荷时长,从而有效地控制节理岩体松动效应。     

外部流体作用下管道输送流固耦合效应偏移分析

采用数值方法分析管道结构-外部流体相互耦合效应对管道输送过程中管道自由端偏移的影响。这次调查中管道结构-流体耦合效应被充分考虑,流体域与结构域通过拉格朗日-欧拉公式化来表述。以垂直悬臂提升管道为研究对象,应用有限元软件ADINA对其外部流体-管道结构进行流固耦合特性研究。研究结果表明：（1）管道上端不论是采取固接还是铰接支撑,外部流场以不同速度冲击管道时,整个管道偏移变化不明显,在同一流速下对管道偏移变化较为显著的地方集中在管道自由端,最大偏移则出现在自由端顶点处;（2）管道上端无论是固结还是铰接,随着管外流体速度增加,X方向最大偏移的增量总是小于Y方向最大偏移的增量;而X方向的最小偏移变化量则大于Y方向相应偏移;（3）同一流速冲击下,固结时Y方向的最小偏移略大于铰接时Y方向的最小偏移,且两者在外部流速为 时出现极大值。     

岩体爆破结构效应研究

基于生产实践和试验观测,探讨了岩体爆破结构面效应、岩体爆破工程地质力学原理.认为爆破设计与施工前,必须进行详细的工程地质勘察,以全面、系统地对岩体结构特征进行爆破工程地质论证和评价,从而更合理进行爆破设计与施工,实现最佳爆破效果.     

坠落式危岩崩落的激振效应与求解

群发性危岩破坏机理必须考虑危岩体之间的相互作用,研究危岩体崩落瞬时产生的激振波对相邻危岩稳定性影响具有重要意义。本文针对坠落式危岩,建了考虑危岩崩落激振效应物理模型,分析了危岩崩落激振波以正入射危岩主控结构面的受力特征;运用断裂力学方法,考虑自重和裂隙水压力影响因素下,构建了考虑危岩崩落激振作用的主控结构面联合应力强度因子计算方法。通过工程实例分析表明,考虑危岩崩落激振效应后,在天然和暴雨两种工况下应力强度因子值都有明显增加趋势,崩落激振波以竖直平方传播比水平方向山体里传播影响要大得多。其研究成果对实施危岩防灾减灾提供了重要的科学依据。     

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%。     

岩体中空腔对爆炸振动的解耦效应

为分析岩体中空腔对爆炸振动的解耦效应,采用数值模拟方法,分析炸药耦合程度和岩体等级对岩体中空腔内爆炸振速解耦的影响规律。结果表明:岩体中振速随炸药耦合程度的降低而减小。数值模拟得到:I级岩体中空腔比例半径为1.0 m/kg^1/3时,岩体中各测点峰值振速与填实爆炸峰值振速之比的平均值为0.112;I级到IV级岩体对应的爆炸振速衰减指数逐渐增大,代表振速衰减变快;坚硬完整的岩体对爆炸振速的解耦效果较好,I级到IV级岩体对应的解耦系数中的指数分别为0.259、0.258、0.246、0.219。可为城市地下空间内偶然性爆炸效应分析和城市地下工程结构的隔振设计提供参考。     

炮孔填塞的试验研究

炮孔填塞的试验研究苏学清（中国地质大学〈北京〉环境科学系）１前言炸药的爆轰过程和岩体在爆破作用下破碎的过程都是十分复杂的，这是因为影响这些过程的因素很多，如岩体的物理力学性质，岩体结构特征、炸药性能、起爆方法与顺序、炮孔直径、装药结构、最小抵抗线及炮...     

不同装药结构光面爆破对岩石的损伤研究

介绍了光面爆破的偏心不耦合、中心不耦合和护壁不耦合等3种不同装药结构,并从理论上分析了3种不同装药结构爆破对孔壁的压力情况.通过声波对比检测试验研究了3种不同装药爆破对边坡保留岩体的损伤作用,结果表明,护壁光面爆破对边坡保留岩体的损伤作用最小,是一种值得推广的爆破方法.     

考虑尺寸效应的倾倒式危岩体爆破振动动力稳定研究

危岩体稳定性计算是危岩体崩塌地质灾害防治的关键,提出科学准确的危岩体稳定性计算方法对预测危岩体崩塌具有重要的现实意义。拟静力法进行危岩体爆破动力稳定分析,不能真实反映危岩体形状、尺寸及爆破地震频率、初相位等因素对动力荷载实际作用情况的影响。针对倾倒式危岩体,在传统极限平衡和条分法的基础上,考虑了危岩体形状、几何尺寸、爆破地震波频率和入射初相位等因素,建立了考虑尺寸效应的爆破动力稳定分析方法,利用MATLAB软件编制了相应计算程序。算例验证结果表明：计算出的稳定性系数随爆破地震入射初相位的变化呈现一定周期性规律变化,在参数一定的情况下,运用本文方法和程序计算出的危岩体最小稳定性系数与传统拟静力法计算结果比较接近,但均略大于传统拟静力法计算结果,相对差值在5.1%～8.2%之间,符合尺寸效应的讨论结果,计算方法和程序是合理有效的。在条分数取值为1时,所编制的程序计算结果等同于按照传统拟静力方法分析危岩体爆破振动动力稳定性。研究成果可为危岩体爆破动力稳定分析评价、工程建设中危岩体灾害防治以及控制爆破提供一定的参考和依据。     

应力差和节理角度对水压爆破岩体损伤影响研究

为研究应力差和节理角度对水压爆破破岩效果的影响规律,在对水压爆破应力波在岩体的透射、反射机制进行分析的基础上,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,研究不同应力差和节理角度条件下的水压爆破裂纹扩展过程、分布特征及岩体损伤范围。结果表明,应力差对岩体损伤区域影响明显,且对非线性破坏区的影响明显大于压碎区。在节理角度一定的条件下,翼裂纹的张开角度随着主应力差的增加而增大;节理角度对于应力入射波和反射波的叠加作用效果具有直接影响,导致翼裂纹的长度及扩展方向、层裂区损伤范围等发生变化。节理角度为90°时,节理外侧岩体损伤最小,但是内侧层裂区损伤严重,随节理角度降低,层裂区损伤量减小,翼裂纹长度增加,贯穿裂缝逐步沿节理方向延伸,直至节理角度降低至0°时,层裂区损伤达到最小,翼裂纹和贯穿裂缝重合。     

层状岩体爆破抛掷方向对大块率的影响

层状岩体的爆破效果往往较差,易引起较高大块率。通过理论分析层状岩体软弱结构面,并结合单个爆破漏斗试验可知,结构面间粘结力、应力波振幅和入射角度是影响爆破效果的主要原因,以此为理论基础并总结前人的科研成果,建立抛掷方向和岩层走向的夹角θ与大块率的关系。     

循环爆破作用下岩体的不同步累积损伤测试方法

为了提高循环爆破载荷作用下岩体累积损伤测试方法的精确度、预测结果的可信值以及控制标准的规范化,提出不同步累积损伤测试方法。采用理论分析与现场实践相结合的方法,基于5次循环爆破载荷作用下不同测孔深度处声波速度的变化规律,依据损伤度与声波速度的关系式,对比分析2种测试方法的累积损伤效应。研究结果表明:循环爆破载荷仅对测孔孔口至1.6 m处岩体区域产生损伤效应,并且垂直于掌子面的剖面区域所受的累积损伤最为严重;不同步测试方法所得的岩体累积损伤效应更加明显,且累积损伤-爆破次数关系曲线更加光滑,由此证明,不同步累积损伤测试方法能够提高测试精度,增加拟合曲线的可信程度,不仅为支护厚度提供依据,而且为支护方向提供参考。     

强风化震旦系片岩大变形施工技术研究

由于震旦系片岩大多岩体破碎松散、粘结力差、风化严重、挤压揉搓严重且部分岩体具有流变性,产生滑动镜面。洞身开挖后岩体的天然应力平衡状态遭到破坏,岩体迅速风化且遇水软化(膨胀变形、泥化破坏),引起隧道周围岩体的卸荷回弹和应力重分布,当这种回弹应力和重分布应力超过靠颗粒间的摩擦效应和微弱胶结作用形成的围岩强度所能承受的范围时,将造成岩体的失稳破坏,浅埋段容易沿结构面产生松弛和滑塌;深埋地段受高应力影响容易发生塑性变形,造成洞身边墙的挤压变形破坏。     

圆形孔洞结构岩体冲击响应识别实验模拟研究

孔洞是地质和岩石工程中常见的结构,为了模拟孔洞结构岩体在高速冲击荷载下的响应特征,设计和加工了孔洞结构的花岗岩体试样,采用改进的冲击动力学测试模拟系统,在不同冲击能下,在垂直和平行孔洞轴线方向对孔洞结构花岗岩体进行渐进式循环冲击模拟试验,对实验杆入/反射应力波进行测量。研究表明,峰值反射应力比与冲击能大小无关,但反射应变比能比随冲击能的增大而降低;在低冲击能下,孔洞结构对反射应力波的响应影响不大;随着冲击能的增大,其影响增大;岩体沿孔洞结构的轴线方向发生开裂破坏,与冲击位置无关;在试样开裂后,应变比能显著增高但峰值应力比的变化不大,说明应变比能比可作为岩体结构破坏指示的响应指标。模拟实验为孔洞类岩石结构的钻进识别以及防护设计提供了理论依据。     

水中高压脉冲放电致裂岩体实验研究

在以煤层气井脉冲放电致裂增渗为工程背景,对在耦合静水压下煤岩体受到脉冲放电冲击波致裂机理分析,采用混凝土试样代替煤岩体,使用自我研发设计的可以改变静水压和试样三轴围压的实验装置,对混凝土试样在不同地应力(0～8 MPa)、静水压(0～2 MPa)、放电参数(10 kV或14 kV)下进行了脉冲放电致裂实验,研究地应力、静水压、放电参数对混凝土试样裂纹延展方向和长度的影响规律。研究表明:地应力抑制裂纹的产生及扩展,裂纹方向为垂直于最小主应力方向;静水压不影响裂纹的延展方向,静水压增大可以加快裂纹的延展速度和长度;高电压下裂纹扩展长度及贯通效果较好,高电压下裂纹长度有所增加。在实际的应用中,可以提高设备的放电电压增加对煤岩体致裂效果。     

集中荷载作用下宽翼缘双箱组合梁剪滞效应分析

宽翼缘钢-混凝土组合梁结构中剪滞效应的存在将导致混凝土翼板、钢梁底板及腹板发生纵向翘曲变形,对组合梁截面应力和变形产生重要影响。为了深入分析其作用机理,该文基于最小势能原理,忽略界面滑移效应,在假定混凝土翼板、钢梁底板纵向变形沿板宽度方向呈近似抛物线分布的前提下,推导了宽翼缘双箱钢-混凝土组合梁结构考虑剪滞效应的控制微分方程。并求得在两端简支约束条件和集中荷载作用下的应力和变形解析表达式。通过数值算例,结合组合梁试验、有限元模拟三者相互比较分析,表明该文提出的方法为分析组合梁结构关于剪滞效应问题提供了理论基础,对工程应用具有一定的指导作用和参考价值。     

岩体爆破效应的声波探测

岩体爆破效应的声波探测是通过检测声波在爆破前后的岩体中的声学参数(声波波速、衰减系数、波形、频率、振幅等)的变化,间接地分析岩体内结构状态、力学参量以及爆破震伤程度等的一种测试技术.探测的结果不仅可以测定岩体的物理、力学特性,而且能定量地判断出爆破前后岩体的变化状态,为爆破设计提供依据,并能正确评价爆破效果.文章描述声波探测法基本原理,岩石特性对声波波速的影响,岩体爆炸破坏的判断依据,对今后的声波测试技术深入研究提出了一些建议,并展望了在今后工程中的应用前景.     

节理走向角度对爆炸应力波传播影响的试验研究

自然岩体多为含有节理裂隙等地质结构面的不连续介质。大量的经验表明,岩体的这种不连续性对爆破工程中爆炸应力波的传播及岩石的破坏范围与程度都具有重要影响。为了研究节理走向角度对爆炸应力波传播的影响,分别对含不同走向角度节理岩体的声波速度与爆炸应力波通过节理时振幅的衰减进行了试验研究。首先对含不同走向角度的层状节理岩石试件进行了声波波速测试,结果表明含节理岩石试件的声波速度与完整试件相比都有不同程度的衰减,且衰减程度随节理与声波传播方向夹角的增大呈线性减小关系。其次,通过对司家营铁矿现场24次台阶爆破试验,发现应力波通过节理时,振幅的衰减程度随节理走向角角度的增大呈先减小后增大变化,当走向角度为90°时,应力波振幅的衰减最小。