软弱夹层对爆炸应力波传播过程的影响研究

针对含软弱夹层岩体爆炸应力波的传播过程,采用数值模拟的方法,探讨了软弱夹层厚度、位置及角度对爆炸应力波传播的影响规律。研究结果表明:爆炸应力波在软弱夹层界面处发生反射,产生的拉伸应力波使应力波能量在迎波面汇聚,加剧该部分岩体的破坏程度。随着软弱夹层厚度的增加,前方岩体拉应力峰值增长作用由近迎波面岩体向炮孔周边岩体传播,拉应力峰值增长率逐渐提高;同时,夹层阻隔作用增强,后方岩体有效应力峰值衰减加快。软弱夹层与起爆中心的间距减小使得夹层前方岩体拉应力峰值显著增长,而对夹层后方岩体的阻隔作用逐渐减弱。应力波能量主要汇聚在软弱夹层的垂直方向,致使岩体爆破产生的裂缝偏离水平测线方向而向软弱夹层法线方向发展。研究成果可用于指导类似地层隧道爆破施工设计。     

软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展影响的研究

为研究平行于炮孔的软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展的影响，通过制作含不同软弱夹层的水泥砂浆试块进行爆破模拟试验，并用高速摄影仪对试块爆破裂纹扩展过程进行观测。同时，通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对含不同软弱夹层试块的爆破裂纹扩展起因进行数值模拟分析。结果表明：随着软弱夹层强度的降低，软弱夹层侧爆炸反射应力波强度逐渐增加、透射应力波强度逐渐降低，这使得软弱夹层侧裂纹扩展速度逐渐增加、裂纹扩展也越充分。同时，随着软弱夹层强度的降低，爆炸应力波在软弱夹层侧的衰减速度逐渐加快。试验结果与数值模拟结果具有较强的一致性，表明数值模拟对实践具有一定的指导意义。     

非均质岩体中一维应力波演化过程分析

地下球形药包爆轰后将产生很强的地震波，其传播受到多种因素的影响。把岩石介质的弹塑性帽盖模型耦合到有限差分法程序中，对一维爆轰波在非均质岩石体中的传播、演化机理进行了数值模拟与分析；着重探讨了一维应力波从“硬”岩石层进入“软”岩石层、从“软”岩石层进入“硬”岩石层时，波在形状和强度等方面的变化规律；同时探讨了岩石介质中存在的“软弱夹层”对一维应力波传播的影响。     

坝基岩体软弱夹层饱水劣化剪切蠕变特性及本构模型

坝基岩体软弱夹层蠕变特性对大坝安全和稳定性极为重要,在介绍向家坝水电站坝基岩体软弱夹层发育情况的基础上,选取代表性的软弱夹层取样开展剪切蠕变试验,通过分析饱水时长对软弱夹层蠕变特性的影响规律,引入损伤变量建立非线性损伤蠕变本构模型.结果表明:1)坝基岩体软弱夹层具有明显的蠕变行为,饱水时长对坝基岩体软弱夹层蠕变特性具有...     

地震作用下软弱夹层参数对岩质边坡锚固界面剪切作用影响

利用FLAC~(3D)软件建立了含软弱夹层的锚固岩质边坡数值模型,研究了软弱夹层参数对边坡位移响应和锚固界面剪切作用的影响,并通过正交试验对软弱夹层参数进行了敏感性分析。研究结果表明:锚固界面上的剪应力随时间呈阶梯式变化,且与地震动能量密切相关;随着软弱夹层厚度增加,边坡永久位移和峰值剪应力都增大,随着黏聚力和内摩擦角增大,二者减小,随着倾角增大,二者则先增大后减小;软弱夹层参数对界面剪应力的敏感性由大到小依次是软弱夹层倾角、黏聚力、内摩擦角和厚度。     

爆破地震波穿越边坡软弱夹层时的衰减特征

为防止含软弱夹层的岩质边坡受爆破地震波的影响发生滑动变形而失稳,形成滑坡灾害,研究了地震波穿越软弱夹层时的衰减特征。建立相似实验模型和动力有限元数值模型,对软弱夹层两侧岩体的振动速度、加速度进行了对比。结果表明,地震波穿过软弱夹层后其振动速度和加速度显著减弱,软弱夹层与两侧岩体的波阻抗比值越小,地震波振动速度衰减程度越高,若夹层与两侧岩体的波阻抗之比达到1∶10以上时,振动速度可降低80%以上。地震波穿过顺倾软弱夹层时衰减幅度较反倾夹层略大。由于软弱夹层振动幅值发生突变,软弱夹层内产生了附加剪切作用力,可导致软弱夹层的损伤或破坏。     

爆破飞石受软弱夹层影响分析及其在复杂环境下的控制

分析了在软弱夹层地质条件下爆破飞石产生的原因及机理,根据软弱夹层产生爆破飞石的特点,区分了在软弱夹层和一般岩体条件下飞石产生的差别。在软弱夹层的地质条件下以及城镇复杂的爆破环境下,给出了合理有效控制爆破飞石的措施。     

爆破地震波穿越边坡软弱夹层时的衰减特征

为防止含软弱夹层的岩质边坡受爆破地震波的影响发生滑动变形而失稳,形成滑坡灾害,研究了地震波穿越软弱夹层时的衰减特征。建立相似实验模型和动力有限元数值模型,对软弱夹层两侧岩体的振动速度、加速度进行了对比。结果表明,地震波穿过软弱夹层后其振动速度和加速度显著减弱,软弱夹层与两侧岩体的波阻抗比值越小,地震波振动速度衰减程度越高,若夹层与两侧岩体的波阻抗之比达到1∶10以上时,振动速度可降低80%以上。地震波穿过顺倾软弱夹层时衰减幅度较反倾夹层略大。由于软弱夹层振动幅值发生突变,软弱夹层内产生了附加剪切作用力,可导致软弱夹层的损伤或破坏。     

深厚覆盖层液化对场地卓越周期及土石坝地震响应影响研究

针对软弱夹层受震液化对深厚覆盖层场地振动特性的改变以及其上高土石坝的地震响应影响开展研究.将含有软弱夹层的深厚覆盖层场地简化为三质点体系,推导了软弱夹层液化后的场地卓越周期计算公式,进而分析了液化层特征量对场地卓越周期及场地反应谱的影响规律;应用剪切楔法研究了软弱夹层液化对深厚覆盖层上土石坝坝顶加速度放大系数的影响规律...     

岩体软弱夹层对爆破震动信号影响的试验研究

岩体中的软弱夹层对爆破震动信号有明显的影响。在南宁市郊区一采石场进行了软弱夹层影响爆破震动信号的试验,在试验中采用了无线网络控制的爆破震动信号测量系统,并针对以前试验中的不足,改变了药包起爆顺序,试验结果表明：在软弱夹层上方爆破的震动信号时域曲线比较规整简单,频域曲线主峰非常突出明显且高频部分很少;在软弱夹层处及其下方爆破的震动信号时域曲线相对软弱层上方要复杂的多,频域曲线叠加了较多的高频成分,曲线中呈现多峰特性。依据试验结果提出了采用爆破震动信号识别软弱夹层的近似简便方法,并对该法的原理和适用性进行了分析     

含软弱夹层的顺层岩体台阶深孔爆破试验研究

为解决含有软弱夹层的顺层油母页岩岩体台阶爆破后大块与尾矿较高等问题,采用声波探测方法确定软弱夹层的倾角与厚度,并且改变孔径、孔距、单耗、药包与软弱夹层相对位置设计爆破方案,对含软弱夹层顺层岩体台阶进行深孔爆破试验。试验结果表明:爆破效果随孔距、单耗、孔径的增大逐渐变差;分析得出药包与软弱夹层的间距是影响含有软弱夹层岩体台阶爆破效果最重要的因素。当药包在软弱夹层位置时爆破效果最差,在满足充填高度的要求下爆破效果随药包在软弱夹层上方且随相对距离加大逐渐变好,当药包位于软弱夹层上部2.5 m时爆破效果最好,尾矿8.64%、大块1.52%、滑动等级I级、滑动后岩石与运输线路间距离2.27~2.61 m。     

爆破作用下岩体顺倾软弱夹层的变形规律研究

当炮孔穿过含顺倾软弱夹层边坡时,爆炸冲击波与爆生气体不可避免地对软弱夹层产生推移、使其变形.利用ANSYS/LS-DYNA建立含软弱夹层的顺倾岩质边坡台阶爆破的有限元模型,分析了抵抗线、夹层初始厚度、夹层倾角这3个主要因素条件下,爆破作用下岩体顺倾软弱夹层的变形规律:1)随着抵抗线的增加,爆腔范围也越来越大,其厚度也随之越变越厚;2)夹层初始厚度越薄,爆破后夹层厚度增加率越大,同时也越容易被推移;3)随着夹层倾角的增加,夹层厚度峰值也随着增加,但其最终夹层厚度随夹层倾角的增加而减小.     

爆破荷载对含软弱夹层隧道围岩稳定性和变形破坏特征的影响

为研究爆破荷载对含软弱夹层隧道围岩稳定性的影响,采用中科院武汉岩土所自主研发的CASRock软件系列模块,即弹塑性细胞自动机EPCA3D动力模块,分析了爆破荷载作用下不同方向中间主应力(水平方向、隧道轴向)、软弱夹层与隧道距离(2r、1r、0.5r、0.25r)和软弱夹层倾角(0°～90°)对隧道围岩稳定性的影响。以等效塑性应变为破坏特征量分析围岩的损伤程度,发现当中间主应力沿隧道轴向时对围岩稳定性基本无影响;当中间主应力沿水平方向时隧道围岩稳定性随着中间主应力的增大逐渐增强;软弱夹层越靠近隧道边界产生的影响越大;软弱夹层倾角对隧道围岩的影响程度随角度增长先增大后减小,在60°至75°范围内影响程度达到最大。     

夹层输流管道弹性波频散特征分析

对无限长夹层输流管道的管壁弹性波频散特征、管内流体声波频散特征,以及弹性体与流体声固耦合的波传播频散特征进行了研究与分析.基于铁木辛柯梁模型构建弹性体管道的波数解析式.考虑声固耦合效应,对无限长夹层输流管道的管壁弹性波与管内流体声波相互耦合的波数和模态振型进行了求解.运用参数化扫描,分别计算了管内流体域为水和空气情况下...     

岩体结构面对台阶爆破效果影响研究

岩体作为一种不连续的、各向异性的非均质结构体，随机分布有节理、裂隙和断层等结构面，各类结构面的存在对爆破效果具有重要的影响。为探究岩体结构面对台阶爆破效果的影响，以别斯库都克露天煤矿为研究对象，分别采用LS-Dyna数值模拟与现场实验研究结构面角度和位置对台阶爆破效果的影响。数值模拟结果表明：当结构面倾角小于30°时，应力峰值受结构面倾角影响程度较低；当结构面夹角大于30°时，爆炸应力波的初始峰值随夹角的增大而增大。在台阶不同位置存在软弱夹层时，台阶爆破泄能结果差异较大。当软弱夹层位于台阶上部区域，爆破效果较好。当软弱夹层位于台阶中部和下部区域时，台阶爆破泄能较为明显，导致爆破效果较差，需要制定专门的爆破方案进行处置。现场实践表明：随结构面倾角的增加，爆破后爆堆的大块率呈减小趋势。针对现场存在的软弱夹层位于中下部情况，通过采用加大炮孔超深0.5 m,并在软弱夹层下部岩体增加3～5 m深斜孔的方法，能有效降低大块率，改善爆破效果，提高铲装效率。     

层状盐穴难溶夹层爆破效应数值模拟研究

难溶夹层控制爆破可消除层状盐穴建腔隐患、加强建腔速度。为研究层状盐穴难溶夹层爆破效应,采用带围压的分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置开展了泥岩夹层动态力学特性试验,获得了泥岩夹层的塑性随动硬化模型参数,嵌入LS-DYNA有限元程序进行了模拟验证,建立了层状盐穴难溶夹层爆破数值模拟模型,揭示了不同炸药当量及药柱位置对夹层爆破垮塌范围以及盐腔密闭性的影响规律。研究结果表明:在LS-DYNA中采用塑形随动强化模型可以较好地拟合泥岩夹层动力特性;作用于盐腔围岩应力波通过卤水和夹层岩体两种介质传递,应力波在岩体中传播的速度明显大于在水中传播的速度;在本计算实例中选取药柱半径7.5 cm,高度6 m,炸药当量76.8 kg,并布置在夹层中部可促使夹层可控垮塌,并保证盐穴围岩的密闭性。     

层状板中Lamb波的频散特性研究

利用矩阵递推方法，建立了层状板中Ｌａｍｂ波的特征方程以及相应的位移和应力分布计算公式，由此分析了双层板、软夹层板和硬夹层板中Ｌａｍｂ波的频散特性，特别指出软夹层的存在对Ｌａｍｂ波的频散特性有显著影响。该结论对工程测试分析有一定指导意义。     

最小抵抗线对层间充填土运动速度影响的实验

爆破含软弱夹层的边坡岩体时,夹层充填物在爆炸气体的冲刷、推移和压密等作用下沿夹层高速运动并形成夹层空腔,从而降低边坡岩体的稳定性.介绍含层间充填土的混凝土模型爆破实验,用高速摄相机拍摄层间充填土在爆破作用下的运动过程,分析了最小抵抗线对夹层土运动速度影响规律.     

夹层结构复合材料的吸波隐身技术研究进展

综述目前国内外夹层结构复合材料吸波隐身技术的特点、主要研究方向以及应用情况,包括蜂窝夹层结构和泡沫塑料夹层结构。介绍蜂窝夹层结构的吸波隐身技术的研究进展,指出影响蜂窝夹层结构吸波性能的主要影响因素,包括蜂窝本身的规格尺寸以及浸渍胶液体系等。分析聚氨酯和聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)两种常用的泡沫夹芯吸波复合材料的吸波性能和力学性能,指出具有高力学性能、高耐热性的吸波性PMI泡沫塑料泡沫夹层结构是吸波隐身夹层结构技术未来的主要研究方向。     

地震作用下含反倾软弱夹层斜坡的动力变形破坏特征研究

采用振动台模型试验,研究了地震作用下含反倾软弱夹层的斜坡的动力变形破坏特征和破坏过程。试验结果表明:1地震动作用下斜坡的变形和破坏特征与地震波类型、加载方向、振动强度有关,同时还与斜坡所含软弱夹层的厚度和坡体高程等因素有关。2含反倾软弱夹层的斜坡在地震动作用下为"震裂-散体崩落"型破坏,坡面裂缝起主要的控制作用,并且具有沿坡面裂缝呈带状散体崩落的特点。其变形破坏集中在坡体的中上部,这与坡面水平加速度在该部位被显著放大有关。3相比薄软弱夹层,厚软弱夹层在震动过程中表现出一定的消能、减震作用。