起爆方式对爆破损伤影响的数值分析

为了研究不同起爆方式下柱状药包的爆破效果,采用有限元软件,对不同起爆方式下爆轰波的传播、叠加和损伤演化进行了分析,得出结论 :沿着爆轰波传播方向,炮孔围岩会形成高压力区,有利于岩石破碎;正向起爆时的孔口损伤区大于反向起爆,有利于孔口的破碎,但是底部损伤区较小,不利于消除"根底";反向起爆炮孔底部损伤区域大于正向起爆,有利于炮孔底部岩石破碎,能较好地消除"根底"现象。     

论井下中深孔爆破反向起爆的优越性(一)

从岩石的破碎机理、模拟爆破和模拟实验及现场试验结果等方面论述了反向起爆较之正向起爆的优越性 ,建议修订爆破规程有关内容以推广反向起爆。     

论井下中深孔爆破反向起爆的优越性（一）

从岩石的破碎机理、模拟爆破和模拟实验及现场试验结果等方面论述了反向起爆较之正向起爆的优越性，建议修订爆破规程有关内容以推广反向起爆。     

基于分形理论的岩石断面表面形貌研究

通过岩石的三点弯曲试验与激光表面仪扫描试验获取岩石断面的三维坐标,基于分形维数计算的基本理论——表面覆盖法,探讨了大理岩与花岗岩两类岩石粗糙断面的分形特性。研究结果显示:分形维数与分形截距是描述粗糙断面性质的几何参数,分形维数揭示了表面粗糙度,分形截距表征了断面波形坡度,二者相得益彰。但是,维数对表面粗糙性的区分度小。     

岩石可钻性分形法的检验与评价

为满足优质高速钻井的要求,需要对岩石可钻性做出更加精确的观测。利用分形几何理论,研究了钻井过程中岩石破碎机理及形成过程,提出了一种以井底返出的岩屑为对象的岩石可钻性测试方法。室内实验表明:微钻头岩石可钻性级值和岩石压入硬度值与破碎岩屑分形维数存在明显的相关性,由此制定了一个基于岩屑粒度分布分形维数表示的岩石可钻性预测指标。经现场实验检验,分形法确定岩石可钻性级值具有很高的精度。这表明钻井过程中上返岩屑的分形维数能反映岩石可钻性程度,可以用分形维数衡量岩石可钻性大小。     

高水压对岩石动态能量耗散和破坏特性的影响

地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中,极易引发涌突水等事故,严重影响地下工程的安全稳定性。为研究水压力与地应力对岩石能量耗散和破坏特性的影响,笔者利用自主研发的高水压高地应力岩石动力学试验系统,设置多组水压力和轴向静应力用于模拟地下水压力和地应力环境,对岩石进行冲击试验。基于试验得到的入射波、反射波与透射波计算岩石的耗散能,研究岩石能量耗散率与水压力与轴向静应力的关系。对冲击后的岩石试件进行筛分,计算其质量分形维数,用于表征岩石试件的破坏程度,研究水压力和轴向静应力对岩石分形维数的影响规律。改进孔隙裂纹扩展模型,研究岩石微裂纹扩展的变化规律,探索水压力与轴向静应力对岩石破坏特性的影响机理。结果表明,岩石能量耗散率随水压力的增大呈现先上升后下降的变化趋势,表明水压力对岩石能量吸收起到先促进后抑制的作用。能量耗散率随轴向静应力的增大持续增加,表明轴向静应力有利于增强岩石的能量利用率。相同轴向静应力工况下,岩石的质量分形维数随水压力的增加逐渐减小,即其破坏程度不断降低;相同水压力情况下,质量分形维数随轴向静应力的增加逐渐增大,即其破坏程度逐渐提高。改进的孔隙裂纹扩展模型可以直观表征水压力...     

岩体裂隙间距的分形特征

本文依据某露天矿花岗片麻岩体中裂隙间距的扫描线实测数据，采用分形理论表征裂隙间距的分形特征，并研究了分形维数与裂隙频率、分形维数与岩石质量指标的相关性。     

储层岩石孔隙结构的分形研究

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征，孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和非均质性。应用分形几何的原理，对低渗透储层岩石的孔隙结构进行了研究。建立了毛管压力和孔隙大小概率密度分布的分形几何模型。并根据毛管压力曲线资料计算了孔隙结构的分形维数和孔径大小概率密度分布。计算结果表明，用该方法研究孔隙结构不仅简单易行，而且精度很高。     

非均质岩石单轴压缩试验破坏过程细观模拟及分形特性

为了细观模拟非均质岩石试样单轴压缩试验的破坏过程,提出了一种新的有限元数值模拟方法。该方法以莫尔-库仑破坏准则为基础,将岩石视为非均质和准脆性材料,并假定岩石单元的抗剪强度参数服从正态分布。有限元细观模拟结果表明,岩样非均质性对本构关系曲线形状有显著影响,模拟的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。基于分形几何理论,采用计盒维数方法计算单轴压缩试验不同荷载条件下的岩石破坏分形维数,建立了分形维数与顶部位移之间的非线性演化模型。分形分析研究表明,岩石试样的破坏过程具有分形特性,分形维数可用来定量地表征单轴压缩试验岩样破坏过程。     

岩石冲击破碎块度分形与能量耗散特征研究

为研究冲击荷载作用下岩石能量吸收与破碎分形特征,应用霍普金森试验系统对0.6、0.8、1.0、1.2、1.4长径比花岗岩进行动态冲击试验,分析了应变率效应和尺寸效应对花岗岩试件的破碎能耗和破坏形态的影响;在考虑时间因素的基础上,提出一种新的能时密度指标来评价能量耗散,结合分形维数计算与能时密度分析,研究岩石在冲击过程中的能时密度与分形特征。结果表明：0.6 ~ 1.4长径比花岗岩试件的应变率和能时密度均符合乘幂关系,同种长径比试件的能时密度随应变率增大呈递增趋势;在48.8 ~124.2 s_^-1应变率区间内,分形维数随应变率增加显著增大;花岗岩试件在动荷载下的能时密度和分形维数符合乘幂关系,单位时间内岩石吸收能量越多,分形特征就越明显;引用能时密度结合岩石破碎块度的分形维数计算,能够定量研究岩石单位时间内的能量吸收规律。     

白云鄂博铁矿矿岩交界区混爆技术方案研究

以白云鄂博铁矿为研究实践对象,因其采场内矿体产状及地质构造成因的复杂性,不可避免的发生矿岩同区混合爆破情况,随之出现爆破根块率及矿石贫化率偏高的问题。总结现场爆破实践经验,分别从"爆区布孔"与"网络起爆"两方面进行技术改进并实践。实践表明,矿岩混爆出现的问题均得到改善,年减少二次爆破费用约19万元,矿石贫化率降低到1.39%,低于正常水平。     

空孔直眼掏槽微差起爆时间的力学模型及分析

工程实践表明, 微差起爆时间是影响掏槽效果的一个重要因素。掏槽孔装药爆破以后, 槽区内的破碎岩石与爆生气体混合并通过槽区口部向槽外抛掷, 工程上要求爆破结束时剩在槽腔内的岩石碎块越少越好。通过分析槽腔内岩石碎块的运动过程, 建立了掏槽爆破微差起爆延期时间计算的力学模型。应用模型对掏槽微差起爆时间进行的优化研究表明, 掏槽微差起爆时间与孔深成正比。     

基于FLAC3D模拟的深部岩体爆破损伤规律研究

在高应力和爆炸载荷共同作用下,深部岩体的损伤和破坏将是一个复杂的动态演化过程。为了对深部岩体爆破损伤破坏的机理及影响因素进行深入细致的研究,利用FLAC3D非线性动力分析手段对不同爆炸峰值应力、不同加载速率及不同静应力对岩体爆破损伤量的影响进行研究,同时探讨了爆破损伤破坏区域随动态加载时间的扩展规律,以定性和定量的方式对爆炸后损伤区进行分析和评估。研究表明：不同峰值应力主要影响应力波上升阶段岩体损伤区域和损伤量的大小,不同的加载速率主要影响损伤区的发展速度,而不同的静应力主要影响拉伸破坏区域的最终形态及拉伸破坏量。研究为深部岩体爆破开挖设计提供一定参考。     

含瓦斯煤岩剪切破断过程中裂纹演化及其分形特征

利用自主研发的含瓦斯煤岩细观剪切试验装置,开展了含瓦斯煤岩细观剪切试验,研究了煤岩剪切破断面裂纹的开裂扩展演化规律,并基于分形理论,分析了剪切破断面裂纹分布的分形特征。研究结果表明：含瓦斯煤岩剪切破断面裂纹的演化过程经历了5个阶段,即裂纹起裂、裂纹稳定扩展、裂纹非稳定扩展、剪切破断及裂纹摩擦阶段;含瓦斯煤岩剪切破断不同阶段的裂纹分布符合分形特征,且随着剪切应力水平的提高,含瓦斯煤岩剪切面裂纹分布的分形维数呈现上升趋势,通过剪切面裂纹的分形维数可定量描述含瓦斯煤岩随剪切应力状态变化的裂纹演化特征。     

冲击矿压防治的应力控制理论与实践

分析了原岩应力和采动应力对冲击矿压发生的影响,通过采用采动应力监测系统直接监测煤岩体的应力和采用微震监测系统间接监测煤岩体应力的方法,分析了采动引起的应力变化,进而对监测区域内煤岩体的冲击危险性进行了评价;通过对具有冲击危险性的煤岩层实施煤层卸载爆破、深孔断顶爆破和深孔断底爆破技术,进一步验证了冲击矿压防治的应力控制理论,取得了良好的实践效果。     

周边控制爆破对围岩损伤的分形研究

周边控制爆破后,形成的围岩表面可视为分形,其分形的维数反映了岩石经历的爆破过程。利用分形几何理论,分析周边控制爆破对围岩的损伤,导出相应的关系式,并对定向断裂周边控制爆破在降低爆破对围岩损伤方面的作用进行了讨论。研究结果对改进周边控制爆破参数,提高爆破效果,实现围岩支护的最优化十分有益。     

层状岩体爆破损伤断裂机理分析

分析了岩体交界层面之间具有黏结力的层状岩体的受力状况和爆炸应力波在层状岩体中的传播过程，比较了应力波在同一介质和不同介质、在相同传播距离的衰减状况．分析表明，层状岩体的断裂损伤是爆炸应力波的动作用和爆生气体静作用共同作用的结果，爆生裂纹可以在比以往理论预测值更低的气体压力作用下起裂和稳定传播，从而使气体的作用表现的更有效．     

高应力爆破扰动条件下巷道围岩损伤数值模拟研究

深部巷道围岩在频繁爆破扰动作用下微裂隙不断产生、扩展与贯通,形成宏观破裂,岩体失稳灾害日益突出。本文采用FLAC3D软件,考虑不同侧压力系数,开展高应力爆破扰动条件下巷道围岩损伤规律研究。结果表明：应力环境明显影响巷道围岩的损伤特征。初始应力条件决定巷道围岩的破坏区域和破坏形态分布,爆破扰动会加剧巷道围岩的损伤,加快破坏速度。与初始应力状态相比,爆破扰动造成巷道围岩松弛区变厚、应力集中程度和影响范围增大,同时改变围岩中位移的分布特征和范围,并增大围岩的最大位移量。巷道围岩所受双向载荷差值越大,爆破扰动作用后塑性区的深度就越深,破坏增量也越大,巷道围岩塑性区的范围远大于松弛区。支护工程应控制松弛区围岩,避免其发生垮落。研究为深部巷道围岩控制提供支撑。     

巷道围岩松动爆破卸压的试验研究

依据爆破理论，设计了在巷道围岩中进行松动爆破的有关参数，并在现场进行了工业试验。通过声波测试，证明了松动爆破有调整围岩应力分布的作用，即不仅降低了围岩应力峰值，且使集中应力移向深部围岩。     

岩石中深孔预裂爆破应力分布的理论研究

根据岩石爆破特征,对中深孔预裂爆破产生的弹塑性区的应力分布进行了研究,给出了弹塑性区内应力分布的解析表达式,并借助于爆炸力学近似计算公式验证了应力在弹塑性区的分布。理论计算结果表明,理论计算值与近似计算基本一致。