基于爆破振动效应的巷道稳定性研究

针对爆破应力波产生的巷道围岩振动破坏问题,基于弹性波理论,建立了弹性空间体中质点振动模型。利用金山店铁矿爆破振动监测数据,计算并分析了爆破应力波作用下的巷道围岩质点位移及振动速度波形特征,研究了单次最大起爆药量和岩体弹性模量对岩体质点位移和振动速度波形的影响,同时分析了爆心距与围岩质点最大振动速度的关系。结果表明:岩体质点在爆破应力波作用下的位移呈正弦式衰减,振动速度呈余弦式衰减,波形上出现的正负交替现象表明岩体在爆破应力波的作用下处于交替拉压状态。围岩质点位移和振动速度峰值随着单次最大起爆药量的增大而增大;巷道岩体质点位移和振动速度峰值随着岩体弹性模量的减小逐渐增大,振动持续时间也相应增大。受采矿爆破影响,在爆心距小于10～15m范围内的巷道及支护体容易发生破坏。研究成果与现场试验结果相符,可为爆破应力波作用下巷道的支护设计及爆破控制提供依据。     

爆炸荷载下岩体破裂影响因素研究

为研究岩体在爆炸荷载作用下裂纹扩展的影响因素,采用ANSYS/LS-DYNA动力软件对砂岩爆破裂纹扩展机理进行数值模拟,并考察地应力、自由面和节理等因素对爆破裂纹扩展的影响。结果表明:爆生气体与应力波联合作用下的裂隙区半径是应力波单独作用下裂隙区半径的1.85倍,爆生气体的存在使破岩过程更为有效;当侧压系数不变时,随着初始应力的增加,裂隙区扩展半径减小;自由面产生的反射拉伸应力波导致平行于自由面的裂纹产生;自由面与节理平行或垂直对爆破裂纹的分布有很大影响。     

露天矿多台阶地形爆破安全振速判定

对不同地形条件下的爆破振动传播规律进行研究,是进行工程爆破设计、爆破振速计算的重要依据。以河北某矿山露天采场边坡为例,采用数值模拟方法,分析了振动速度与剪切应力随爆心距和高程的变化规律,结果显示:振速随着高程的增加先急剧减小,随后出现放大现象,最后逐渐减小,但在坡顶出现了反射放大现象;振速随着爆心距的增加先急剧减小,随后减小速率下降,呈振荡减小趋势。建立了合速度与剪切应力之间的关系式,计算得到该矿山露天台阶岩体内部的安全振速为18.14cm/s。     

基于模糊物元模型的中深孔爆破布孔优化研究

针对目前单一爆破布孔参数优化方法的主观性带来的误差或不合理等问题，提出了一种基于模糊物元模型与数值模拟相结合的中深孔爆破布孔参数优化综合评价方法。根据某矿实际条件确定出不同中深孔爆破布孔优化方案，利用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同方案的岩石爆破效果，分析其爆炸应力波与爆炸裂纹的扩展规律；结合数值模拟结果，采用模糊物元模型对爆破方案进行优选，最终确定平均有效应力峰值、大块比例、粉矿比例、钻孔量、装药量、进路顶板拉应力6个评价指标，优选结果表明：扇形炮孔数目为9孔时，关联度最大，为0.746,该方案爆破效果最佳。     

岩石爆破裂纹扩展机理试验研究

光面爆破是应用最为广泛的一项控制爆破技术,可以大大减少巷道掘进中的超欠挖现象。为探究爆破荷载下裂纹成缝及扩展机理,采用有机玻璃板制作2组试件进行单孔起爆试验,结果表明：爆破的第一阶段主要是爆轰应力波的作用,其致裂炮孔周边及破碎孔口岩体,在炮孔周边形成了细小裂纹;在爆破的第二阶段,爆生气体的气楔作用促使裂纹进一步扩展,爆生气体的逸散行为导致了玻璃碎片抛掷现象;在爆破的第三阶段,爆生气体的作用已很微弱,裂纹扩展逐渐停止,而在反射拉伸波到达裂纹尖端时,对裂纹表面的拉伸作用促使裂纹沿反射拉伸波传播方向进一步扩展。     

固支矩形钢板近距爆炸的毁伤特性

为掌握金属平板结构在近距爆炸载荷下的毁伤特性,以四边固支矩形钢板为对象,开展了柱形TNT装药近距爆炸毁伤试验,根据试验结果划分了钢板的3种毁伤模式:塑性大变形毁伤、临界起裂毁伤和花瓣状破口毁伤,建立了不同毁伤模式下的理论计算和数值模型,并分析了药量、爆距及钢板厚度对其近距爆炸毁伤特性的影响。结果表明,钢板的塑性最大变形随装药质量增加而增加,随爆距增加而减小;钢板的临界起裂毁伤形式为平行于长边的Ⅰ字形裂纹;爆距保持不变时,钢板的最大破口毁伤直径与药量为正相关,2000g药量时的最大破口直径为1000g药量时的1.18倍;相同药量时,随着爆距的增加,钢板最大破口直径呈先增大后减小的趋势,药量为500g和1000g时,最佳毁伤爆距分别为4cm和5cm。     

浅谈光面爆破技术在特长隧道软弱围岩开挖中的应用

光面爆破的本质就是按照隧道断面的设计轮廓线,通过合理布置周边眼的间距及控制好光爆层的厚度,而进行的一种控制爆破技术;本文从隧道光面爆破技术原理出发,根据炸药爆炸性质理论试验研究,结合狮子坪特长隧道爆破实践,简述了隧道光面爆破的原理,施工操作要点与影响因素,并给出了问题及建议,对特长隧道软弱围岩环境下光面爆破的相关参数:周边眼间距、光爆层厚度、每循环进尺、装药结构、装药量等进行了总结,具有一定实用参考价值。     

中空孔VCR法深孔掏槽爆破机理分析及参数计算

为提高采场深孔掏槽爆破效率,改善VCR法深孔掏槽爆破效果,将VCR法掏槽爆破与中空孔直眼掏槽爆破相结合,首次尝试对中空孔VCR法深孔掏槽爆破进行机理分析,并在此基础上对其炮孔间距、装药长度、堵塞长度等掏槽参数进行了推导计算,得到其装药长度应为孔底堵塞长度的3~4倍。研究认为,在VCR法深孔掏槽爆破中增加中空孔,能够增加炮孔间距,增大爆腔体积,有效改善爆破效果。现场工程试验结果表明,爆破效果理想,块度均匀,单次掏槽高度约5m,爆破循环时间短,提高了掏槽效率,有利于矿房的高效回采。     

光面爆破在边坡开挖中的应用研究

为了减小爆破作业对坡面的扰动及损伤,控制开挖坡面的平整度,减少边坡支护的工程量,节约施工成本,通过光面爆破技术在边坡开挖中的应用案例,对比分析了光面爆破与普通爆破的施工效果。采用显示动力学分析软件ANSYS LS-DYNA模拟了不同装药参数下岩体的破碎过程,根据数值模拟的结果,探讨了爆破设计参数、施工工艺、起爆网路对爆破效果的影响。结果显示:孔内采用连续装药时被爆岩体周围破碎圈较大,采用间隔装药的光面爆破能有效控制边坡的超欠挖现象;间隔装药距离大于70cm时,被爆岩体破碎不充分,间隔装药距离小于70cm时,周围岩体损伤严重,不利于预留边坡的稳定,间隔装药距离为70cm时,开挖岩体破碎较为充分且预留边坡损伤较小,可以取得较好的爆破效果。研究成果具有较强的应用及推广价值。     

空孔对岩石爆破裂纹扩展的影响数值模拟研究

为研究空孔对爆破荷载作用下岩石裂纹扩展的影响,采用ANSYS/LS-DYNA对白云石大理岩模型进行爆破裂纹扩展过程数值模拟研究,结果表明：爆炸应力波的最大应力峰值为64.98 MPa,随后应力波呈振荡变化直至模型断裂;爆破裂纹扩展速度呈周期性变化,随着距离的增大而衰减;空孔对裂纹成缝具有导向作用,空孔附近出现应力集中现象,装药孔爆炸应力波传播至空孔产生了反射拉伸应力波和绕射应力波,促进了裂纹扩展,最终使裂纹贯通。     

胶凝材料体系早期抗开裂参数的计算

为了评价胶凝材料体系的抗开裂能力,以断裂力学为基础,通过实验和理论计算分析了不同的胶凝材料体系(普通硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥+粉煤灰,普通硅酸盐水泥+矿渣,普通硅酸盐水泥+硅灰,普通硅酸盐水泥+硅灰+粉煤灰)早期抗开裂参数,包括临界裂纹长度,临界裂纹扩展阻力和裂纹扩展阻力曲线.计算结果表明:和普通硅酸盐水泥体系相比,在相同水胶比条件下,掺加硅灰使胶凝材料体系早期裂纹扩展阻力明显降低,临界裂纹长度增加,在低水胶比条件下,掺加一定量的粉煤灰能够明显增加胶凝材料体系的临界裂纹长度和临界裂纹扩展阻力,明显提高其抗开裂能力.     

平面药包深孔爆破设计

理想的平面药包可以理解为一个长度和宽度远比厚度大的薄片药包。平面药包爆破理论是根据能量守恒原则,对炸药能量与介质的相互作用从爆破力学的观点加以描述。平面药包爆破的密集性、定向性以及在装药量相等的条件下具有较大的抛掷距离等特点,对于工程和生产爆破的某些场合是可取的。本文通过实例着重介绍了平面药包深孔爆破设计方法以及爆破参数的选择和计算,并对爆破效果作出了评价。     

复杂矿岩露天分层爆破技术优化研究

以云南磷化集团有限公司尖山磷矿为背景,对复杂矿岩露天分层爆破技术进行了优化研究。分析研究现场采集测试的爆破振动对尖山磷矿周边村庄建(构)筑物的影响,并根据现场工程地质条件的多样性,对矿山现有爆破技术相关参数进行优化,确保爆破地震波小于国家规定的爆破振动安全允许标准,不会对民房结构造成损伤。建立尖山磷矿矿山开采爆破振动地质力学数值模型;建立以岩体声速降低率为基准量的岩体爆破累积损伤扩展模型,研究边坡的累积爆破振动损伤效应,为后续矿山开采爆破提供参考,以确保边坡安全。     

基于围岩损伤隧道爆破进尺优化

钻爆法施工时,围岩爆破损伤是影响隧道围岩稳定性的主要因素。爆破阶段围岩损伤是爆破施工中绝定围岩稳定性的关键。依托隧道工程实例。在围岩损伤下对隧道衬砌进行爆破振动分析,得出在该工程围岩损伤因子为0.4的情况下,爆破施工最佳进尺为1.0m,为隧道爆破开挖设计提供理论依据。     

全长砂浆锚固玻璃钢锚杆动力响应数值模拟分析

针对矿山开采过程中爆破振动对巷道支护中全长砂浆锚固玻璃钢锚杆的动载破坏问题,提取金川二矿区现场振动监测数据,利用FLAC~(3D)对全长砂浆锚固玻璃钢锚杆动力响应特征进行研究,分析爆破动载、弹性模量对玻璃钢锚杆轴力的影响,结果表明:在冲击荷载作用下,玻璃钢锚杆轴向应力沿杆体分布的拟合曲线呈指数型衰减,在孔口位置出现轴向应力最大值,随后沿杆体传播方向迅速减小;轴向拉应力均大于轴向压应力,孔口位置处轴向拉应力为轴向压应力的1.2～1.5倍,且拉应力衰减较压应力慢;随着动载波形振幅的增大,玻璃钢锚杆轴向应力呈指数型增大,锚杆最大轴向应力随围岩弹性模量的增大而呈指数型减小。数值计算结果与理论分析结果一致,可为矿山爆破动载作用下的玻璃钢锚杆支护设计提供理论依据。     

基于连续-非连续算法的爆破荷载作用下边坡稳定性分析

以三友石灰石矿露天开采边坡为工程背景,采用基于连续-非连续算法的Block-Dyna软件,构建了边坡的计算模型,并进行数值模拟计算。结果表明,在爆破作用下产生的位移中,Y方向位移值最大,达到4.8m,X方向位移受边坡阻碍出现骤降。定义边坡受到损伤块体占边坡整体的百分比为损伤因子,对模拟结果进行数据整合得知,距离边坡12m处100kg药量产生的边坡损伤因子为80kg药量的1.7倍;80kg装药量下,距离边坡10m处损伤因子为12m处的1.4倍,装药量对爆破的影响大于爆破距离,损伤因子的增长速率与装药量成正相关。对于第一个及最后一个炮孔可以适当调整距离或装药量,从而调控爆破影响范围,降低爆破对边坡稳定性的影响。     

影响岩体爆破破裂的因素研究

详细分析了在岩体爆破过程中,岩体初始应力等对岩体成缝、裂纹扩展和断裂的影响。     

含软弱夹层的顺层岩质边坡爆破层裂效应及其控制

通过对含软弱夹层的边坡岩体模型爆破试验,研究最小抵抗线、装药量和装药位置等因素对软弱夹层爆破层裂效应的影响规律,进而提出控制顺层边坡岩体爆破层裂效应的技术措施,以防止含软弱夹层的顺层边坡岩体因爆破层裂作用而产生顺层滑坡事故。     

基于量纲分析法的爆破振动速度预测模型研究

除了同段最大装药量、爆心距以外,高差效应、地形、地貌、岩性甚至微小的环境因素都有可能成为影响爆破振动速度的决定性因素,再加之其具有模糊性、复杂性和不确定性,使得爆破振动速度预测极为困难,这也是传统的萨道夫斯基公式在很多时候不能很好地预测爆破振动速度的原因。基于量纲分析法,建立了考虑高差、地形、地貌等影响因素的预测模型,并通过回归分析的方法,将该模型与3种经典预测模型进行了应用对比,结果表明：基于量纲分析法推导出的预测模型拟合精度最优,相对误差平均偏差值仅为3.24%。     

应变率效应对扁平绕带爆炸容器抗爆性能影响的分析

运用ANSYS/LS-DYNA非线性显示动力学有限元软件,对缠绕角度为15°的扁平绕带爆炸容器在承受内部中心点爆炸的冲击载荷作用的动力响应进行了数值分析.计算给出了容器最外层绕带的爆心对应处径向变形曲线,并与实验数据进行了比较.结果表明,应变率效应使绕带材料的屈服极限提高了60％以上;TNT装药量越大,爆心环面最外层钢...