岩体结构面对光面爆破效果的影响分析

基于光面爆破机理和平面弹性波理论,分析了爆炸应力波、爆轰气体对不同方位岩体结构面的作用过程,揭示了结构面影响光面爆破效果的原因。认为岩体结构面与预定光面相交,当二者交线与两炮孔连心线垂直时,结构面的阻隔作用将削弱爆炸应力波、爆轰气体准静态压力分别在炮孔连心线上的叠加,预定光面难以形成;当二者交线平行于两炮孔连心线(结构面走向与连心线方向一致)时,结构面具有自由面的作用,光面爆破效果亦难保证。     

爆生气体在光面爆破中的作用

本论述了爆炸应力波、爆生气体准静态压力在爆破破裂过程中的作用，作认为，当应力波越过径向裂纹尖端后，爆生气体准静态压力在光面爆破破裂过程中的作用是主要的，运用有限单元法计算在爆生气体准静态压力作用下炮孔周边径向裂纹的应力强度因子K1，并绘出了径向裂纹尖端周围应力的分布情况，分析研究了渗入到径向裂纹中的爆生气体对径向裂纹扩展的影响，以及径向裂纹数量、长度、空孔、自由面对径向裂纹扩展的影响和长裂纹对短裂纹扩展的影响。所得结果可供分析光面爆破机理和进行光面爆破设计时参考。     

高应力低渗透煤层深孔爆破增透机理与效果

采用Hoek-Brown(HB)准则转化得到的等效Mohr-Coulomb(MH)准则表征煤体的本构特性,建立了高应力煤层深孔爆破的有限差分动力数值计算模型。通过数值解与理论解的对比验证了FLAC3D动力模块模拟爆炸应力波在煤岩体介质中传播规律的有效性。在爆炸应力波、爆生气体单独作用下以及两者共同作用下,对高应力煤层深孔爆破致裂增透过程进行了3种工况的动力数值模拟,通过模拟得出深埋高应力煤体深孔预裂控制爆破影响的主要因素及作用机理。     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体的裂隙常常会影响爆破效果。为探明竖直裂隙对岩体爆破效果的影响,采用有限元分析软件ANSYS/LS－DYNA分别模拟了无裂隙岩体、竖直闭合裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm)、张开度为0.5单元竖直充填裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm),对其有效应力等值线图、有效应力时间历程曲线、损伤范围进行分析。结果表明：相比于完整岩体,无论是闭合裂隙还是充填裂隙,在同时刻的有效应力作用范围均有显著的下降;相对于无裂隙岩体充填裂隙爆破损伤范围减小了40 cm,损伤范围降低了20％;闭合裂隙相对于充填裂隙应力减少的慢些,爆破损伤范围相对无裂隙岩体减小了0~40 cm,损伤范围降低了0％~20％。     

地应力对岩体爆破影响的数值模拟

将无限大岩体内柱状药包爆破简化为平面应变问题,基于双线性随动硬化屈服理论,采用ANSYS/ LS-DYNA对爆破过程进行模拟,研究垂直炮孔方向的双向地应力场对裂纹扩展规律的影响。模拟结果表明：双向等压下,裂纹区形状为圆形,其面积随地应力增大而非线性减小,但裂纹密度增大,给出了裂纹区面积与压应力之间的定量关系;而双向不等压情况下,裂纹区形状为近似椭圆形,长轴出现在较大压应力作用方向,短轴出现在较小压应力作用方向,在较小压应力不变的情况下,随着较大压应力增大,长轴先增大后减小,短轴减小,裂纹区面积先增加后减小,呈非单调变化。     

单面石材开采断裂控制爆破参数的确定

通过理论分析和工程实际，论述了石材开采单面切割控制爆破中爆破参数确定的有关问题，可为工程设计施工参考。     

岩体结构对岩石爆破效果的影响

分析了爆破冲击波的传播特点，指出了对岩石破坏最大的是拉伸应力波，并对岩体结构对岩石爆破效果的影响进行了探讨。     

岩石爆破损伤断裂的细观机理

基于现有岩石爆破机理和岩石细观损伤力学,认为岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波的初期动态损伤演化阶段和后期爆生气体作用下的准静态损伤演化阶段,并分别建立了这两个阶段的损伤模型和断理解准则,阐述了岩石爆破损伤断裂的细观理论。     

定向断裂控制爆破机理综述

作者从理论上将光面爆破、预裂爆破、切槽爆破、切缝药包爆破,聚能药包爆破等常用控制爆破统称为定向断裂控制爆破。综述了爆破破裂过程中爆生气体作用和应力波作用,重点分析了圆形炮孔爆破的成缝机理。     

修正RHT模型在岩体爆破响应数值模拟中的应用

岩体爆破是一个极其复杂的物理过程,应用数值模型研究岩体爆破响应的关键在于能否准确地描述岩体在不同应力状态下的力学行为。基于应用标准RHT模型模拟岩体爆破破碎过程存在的缺陷,对RHT模型进行改进,提出了双线性拉伸软化模型,在残余强度面方程中引入罗德角因子,修正了应变率增强因子和拉-压子午比的计算公式。将修正后的RHT模型植入SHALE程序中,并通过不同应力路径下的数值试验检验了修正RHT模型性能。应用修正RHT模型和标准RHT模型分别对爆破漏斗试验进行数值模拟。计算结果表明,修正RHT模型在自由面处形成的爆破漏斗半径更接近于现场试验的实测结果,验证了修正RHT模型的合理性和准确性,说明该模型在岩体爆破响应数值模拟中具有一定的参考价值。     

基于数值模拟的预裂爆破参数优化研究

为了解决预裂爆破中预裂效果难以保证,爆破参数难以选取的问题,采用数值模拟技术对不耦合系数、孔间距等参数进行模拟分析。首先选取了RHT模型作为岩石材料模型,该模型能够较好地描述岩石在爆炸荷载下的拉伸和压缩力学响应行为。进而设计多个方案分别对不耦合系数和孔间距进行模拟,并分析其结果。模拟结果表明:不耦合系数越大,围岩受到的损伤破坏越小,而孔间距则对爆破损伤范围基本没有影响,但是其取值越大则不能形成有效的预裂缝,本次模拟确定最佳的爆破参数为不耦合系数k=3.5,孔间距L=700mm,为实际工程中预裂爆破中参数的确定提供了参考依据。     

Evaluation method for expressway rock slope stability based on numerical simulation

Taking the deep cutting excavation of Beijing-Qinhuangdao expressway as an example, the paper utilizes DYNA-2D dynamic FEM procedure to simulate the rock blasting process. The computation model was based on dynamical response of nonlinear elasto-plasticity material. According to analyses of the distribution and transmission of stress field, displacement field, velocity field, and acceleration in the course of blasting,and discusses of the blasting vibration influence to the rocky cut slope from many sides.the calculated results met well with that of in situ measured results. It is easy to determine vibration state of any point in the slope such as stress, displacement, velocity and acceleration, which confirm that numerical simulation method is feasible. The meaning of this research is not only to design the blasting construction to forecast and prevent the expressway rocky slope from disaster in mountains area, but also to offer a new experience of numerical method in geotechnical field.     

基于PFC的振动筛分过程三维数值模拟

给出了筛分效率的理论公式,并利用PFC对振动筛面上颗粒群的筛分过程进行了模拟研究,得出了振幅、振动频率、振动方向角、筛面倾角对筛分效率的影响规律,为新型筛分设备的研制提供参考。     

基于岩体损伤模拟的露井联采边坡稳定性

岩体是具有初始几何损伤的多裂隙介质,露天和井工开采导致应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了边坡岩体在露采与井采时损伤张量的时空分布演化特征。建议应用反映采动效应的损伤张量或截面损伤度作为岩体扰动参数,根据岩体质量分类RMR值,确定Hoek-Brown强度参数m和s,体现了岩体强度的各向异性和时空变化。应用到安太堡煤矿露井联采条件下的边坡稳定性分析中,安全系数为1.89~2.32,说明发生剪切破坏的可能性较小,边坡岩体的破坏主要由井工采空区坍塌引起。     

Rheological numerical simulation for thermo-hydro-mechanical coupling analysis for rock mass

Under the environment of seepage field, stress field and temperature field interaction and influence, the three fields will not only produce coupling effect, but also have deformation with time due to the rheological behavior of rock mass. In the paper, based on the fundamental theories of rock mass coupling theory and rheological mechanics, the rheological model for fully coupled thermo-hydro-mechanical analysis for rock mass was set up, and the corresponding constitutive relationship, the conservation equation of mass and the conservation equation of energy were given, and the finite element formulas were derived for coupling analysis of rock mass. During establishing governing equations, rock mass was assumed approximately as macro-equivalent continuum medium. The obtained rheological numerical model for fully coupled thermo-hydro-mechanical analysis can be used for analyzing and predicting the long-term stability of underground caverns and slope engineering under the condition of thermo-hydro-mechanical coupling with rheological deformation.     

基于ANSYS/LS-DYNA的两种起爆方式的效果比较

采用非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,分别模拟了瞬时起爆和延期起爆两种起爆方式,观察各自的爆破过程,进行特征参数的爆破效果对比。结合工程实践,从而验证了延期爆破在理论和实践上的优越性。     

破碎岩体应力-渗流耦合模型及数值模拟研究

为了解决地下矿山岩体防渗及顶底板突水问题,设计破碎岩体应力-渗流耦合试验,分析岩体破坏特征及渗透率变化特征,并揭示应力-渗流耦合试验中岩体的致灾演变规律;结合D-P准则演化推导岩体应力-渗流耦合力学模型,从力学角度解释岩体破坏过程;推导应力-渗流耦合模型在FLAC3D中的有限差分程序,实现耦合模型的二次开发应用.研究表明:岩体的渗透率变化规律可划分为4个阶段(孔隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性强化变形阶段及破坏后阶段),其中在塑性强化阶段渗透率产生明显提升并持续增长;增大孔隙水压,岩体泊松比上升,弹性模量下降,破坏角减小,岩体弱化效果明显,破坏形式由主剪切破坏逐渐向次生裂隙的张拉剪切破坏过渡;增大孔隙水压,模型参数F0和m分别以指数形式减小和增大,岩体峰值强度降低,高压水的存在使得岩体劣化程度增加,增大了裂隙发育程度,从而导致突水致灾危险性增加.     

基于三维模拟技术的矿岩可崩性评价

用一种新的数据结构和方法重现三维工程岩体模型和块段模型,采用空间数据插值方法对三维地质块段模型中的各评价参数进行有效估值,最后应用可崩性评价方法对矿岩的可崩性进行评价.针对通过不同岩性区域实体模型和块段模型的建立及不同指标的插值,建立了金川Ⅲ矿区矿岩可崩性评价的三维模型.以此模型为基础,应用此种方法对金川Ⅲ矿区矿岩可崩性分级表明,矿岩可崩性属于中等偏上,与生产实际相符.     

基于PFC2D的自然崩落法数值模拟

云南普朗铜矿是一个新建的大型铜矿山,矿山设计采用自然崩落采矿法。自然崩落法底部结构受力规律尚不明确,为了研究矿山开采中底部结构受力变化,采用PFC2D数值分析软件,针对普朗铜矿3720水平首采区地质条件及岩体物理力学参数建立计算模型并简述了岩体微观参数与宏观参数之间的关系。同时模拟分析三种拉底宽度及放矿过程中底部结构应力变化规律。结果表明:三种拉底宽度下,应力重新分布后应力集中在拉底推进线前方50~80m内,应力集中区应加强支护。随着拉底宽度的增大,峰值应力随之增大,在45m拉底宽度下最大应力达到22 MPa。在放矿时,放矿漏斗侧壁及眉线处会产生高动态应力,不利于底部结构的长期服役。研究所得结果可以对矿山支护起到指导作用。