静态破碎剂膨胀作用下试件裂纹扩展试验研究

采用高速摄像技术,进行了静态破碎剂作用下材料破坏的物理试验,研究了膨胀作用下含切槽孔模型材料的动态断裂力学行为,获得了裂纹扩展速度和裂纹扩展加速度的变化规律。研究结果表明:静态破碎剂作用下含两翼切槽孔试件产生两条基本成直线的裂纹,裂纹扩展速度和加速度的变化基本是呈现先增加后降低的趋势;裂纹扩展加速度最大值到达的时间早于裂纹扩展速度到达最大值的时间;裂纹的萌生、扩展到最后的失稳过程非常明显。研究结果可为静态破碎剂在实际工程中的应用提供理论指导。     

基于单轴剪切破坏的岩石M–C准则参数反演分析

基于岩石单轴压缩试验中出现的不同剪切破坏形式,应用极限分析法推导出岩石单轴抗压强度与黏聚力及内摩擦角的关系式。结合矿区岩石单轴、三轴试验结果,验证以岩石M–C准则参数计算单轴抗压强度关系式的正确性,据此关系式获得的结果与试验结果差值在6%~10%之间。采用实例进行岩石黏聚力和内摩擦角的反演分析,以岩石实际单轴剪切破坏形式和试验结果为依据,两两结合联立计算得到岩石的黏聚力和内摩擦角。实例表明:基于单轴剪切破坏形式和单轴抗压强度值计算岩石黏聚力和内摩擦角的方法准确,具有实用价值,该关系式也揭示了岩石试样破坏类型与岩石力学参数间的内在关系。     

深部岩巷二次锚喷耦合支护技术

以孙村煤矿埋深1300m的东大巷应用为例,系统分析了深部岩巷锚喷二次支护技术．结合深部岩巷的实测数据,采用FLAC^2D数值分析软件,从顸底板和两帮收敛变形、塑性区、围岩最大主应力、锚杆内力等方面比较了二次支护技术优于传统的一次锚喷支护技术,表明二次锚喷支护技术能有效地解决深部高地应力巷道围岩难支护的技术问题,使不同位置锚杆的荷载和围岩应力场均匀化,实现了支护结构与围岩的动态耦合．通过比较第2次锚杆支护不同实施时间的顶底板和两帮收敛变形,得出了与实测结果相吻合的东大巷二次支护第2次锚喷最佳时间为30～40d．     

切缝药包爆破中爆生气体作用的试验研究

切缝药包爆破是目前在实际工程中应用的定向断裂控制爆破方法,为更好地研究和使用这种爆破技术,使用高速摄影技术观察模型试件裂纹扩展过程,研究切缝药包爆破中爆生气体的作用机理。试验结果表明,切缝管对爆生气体的约束作用使得沿切缝方向的裂纹扩展得到加强,而爆生气体的准静态压力没有作用于其它方向的裂纹。     

煤岩定向断裂控制爆破数值模拟

针对单孔定向断裂爆破初期岩体的破坏过程进行了数值模拟研究。主要研究了聚能管装药结构下炸药起爆后爆轰波在聚能管中的传播过程,以及不同耦合系数、不同管壁厚度对岩体初期破坏的影响。结果表明:采用不耦合系数为1.67,管壁厚度为1 mm时,可以取得较好的聚能效果,不耦合系数过小,以及管壁过薄均不利于能量的汇聚;同时解释了大量的小比例模型实验中岩体多向劈裂现象产生的原因,聚能管作用岩壁过程中的X形应力集中分布以及过小的模型带来的单元尺寸效应,是导致小比例模型实验中岩体多向劈裂破坏的直接原因。     

岩石爆破作用的激光全息研究

在国内首次建立了爆炸加载全息干涉实验系统,阐述了三维模型动态位移场定量分析的基本原理．应用全息干涉法记录了大理石模型中爆炸应力波所引起的表面位移的直观全场信息．研究结果表明：集中药包在岩石表面爆破时,Ｒ波是起决定作用的波系,表面位移的主要分量是离面位移和径向位移;切槽孔爆破时,切槽尖端产生拉应力集中,有利于裂纹的定向产生     

深部岩巷二次锚喷耦合支护技术

以孙村煤矿埋深1300m的东大巷应用为例,系统分析了深部岩巷锚喷二次支护技术．结合深部岩巷的实测数据,采用FLAC^2D数值分析软件,从顶底板和两帮收敛变形、塑性区、围岩最大主应力、锚杆内力等方面比较了二次支护技术优于传统的一次锚喷支护技术,表明二次锚喷支护技术能有效地解决深部高地应力巷道围岩难支护的技术问题,使不同位置锚杆的荷载和围岩应力场均匀化,实现了支护结构与围岩的动态耦合．通过比较第2次锚杆支护不同实施时间的顶底板和两帮收敛变形,得出了与实测结果相吻合的东大巷二次支护第2次锚喷最佳时间为30～40d．     

鄂尔多斯高原台地边缘地带地应力随钻测量与分布特征

传统水压致裂法和新的热胀致裂法等测量地应力均属于先成孔后测量,容易发生钻孔后变形、自然开裂和应力释放,很难从根本上保证裂纹是试验时发生还是钻孔后已自然发生,难以保证测量结果的准确性.为了克服常规水压致裂法地应力测量过程中钻孔完整性和致裂过程真实性难以确定的问题,采用地应力光声随钻测试系统对鄂尔多斯高原西南边缘地带典型区域地应力进行了水压致裂法测试,揭示了高原台地边缘地区的应力特点,获得了地应力随深度的变化规律,并与华北平原典型区域地应力测试统计结果进行了比较.研究表明,鄂尔多斯高原西南边缘台地地带的地应力处于中国大陆浅层地壳地应力统计结果的低段区间,高原边缘地带的地应力随深度呈线性增长,最小水平主应力随深度的增长速度高于最大水平主应力的增长速度;最大最小水平主应力低于华北平原区;受区域构造及高原台地地形等影响,鄂尔多斯台地边缘的地应力方向相较于华北平原区,向东发生了偏转;最大最小水平主应力与垂直应力之比所反映的侧压系数低于华北平原区,但两个水平最大最小主应力的差异性高于华北平原区.这说明,尽管高原边缘地带地应力总体水平低于华北平原区,但较大的水平应力差异性容易使地下空间发生剪切破坏,将...     

隧道周边孔毫秒延时爆破围岩损伤数值分析研究

隧道爆破开挖引起的围岩损伤对隧道的安全施工和支护成本有重要影响,为研究隧道周边孔毫秒延时爆破对围岩损伤的影响,以重庆北大道隧道为研究背景,通过Hypermesh软件建立隧道34个周边孔三维数值计算模型,利用LS-DYNA软件计算得到不同爆破参数的围岩损伤,分析研究爆破损伤与孔间延时、药量和围岩岩性的关系规律。结果表明：孔间延时的取值对损伤范围有较大影响,孔间延时在一定范围内,损伤范围随着延时的增大而减小,当孔间延时继续增大时损伤范围趋于稳定值;损伤范围随着药量的增大而增大,当孔间延时增大时,不同药量的损伤范围差值逐渐减小。花岗岩的周边孔爆破损伤范围小于砂岩,不同延时下花岗岩周边孔爆破损伤范围变化较小,而砂岩的损伤范围变化较大。根据数值计算结果确定了现场周边孔爆破参数,隧道轮廓成型平整,较好地控制了爆破围岩损伤。     

非电起爆网路修正单响药量计算及PPV预测应用实例

雷管延时误差引起的同段齐发炮孔起爆时刻离散及分段爆破振动叠加效应缺乏深入研究,给非电起爆网路单响药量取值及质点峰值振动速度(particle peak vibration velocity, PPV)预报带来极大困难。考虑雷管延时误差的正态分布特性,利用概率理论分析雷管段别及延时误差对炮孔起爆时刻重叠的影响规律,构建同时起爆炮孔排数的概率计算模型(probability calculation model, PCM);研究同段齐发炮孔起爆时刻的离散效应及等效药量取值方法,创新性提出修正单响药量概念及计算方法,并将其应用到现场PPV预测。结果表明：传爆网路的延时误差累积,引起显著的分段爆破振动叠加现象,导致非电起爆网路实际单响药量大于设计值;孔外MS3传爆、孔内MS11起爆与孔外MS2传爆、孔内MS9起爆的非电网路,同时起爆炮孔排数的期望值分别为2.35和4.67;同段齐发炮孔等效药量值比该段总药量小,可利用缩比因子折算同段齐发炮孔数目计算得到。利用修正单响药量回归爆破振动速度模型拟合效果好,两项工程应用的PPV预测值与监测值间平均相对误差(absolute relative error...