爆破动荷载作用下围岩累积损伤效应声波测试研究

基于声波测试原理,利用RSM-SY5智能型声波仪,对厂坝铅锌矿某巷道围岩在爆破动荷载作用下产生的累积损伤效应进行了现场试验研究。研究表明:既有开挖爆破对巷道围岩的影响深度为0.8～1.2 m,根据钻孔的深度,在3.5～4.8 m深度的岩体内进行爆破累积损伤效应研究是可行的;随着爆破次数的不断增加,岩体声波速度逐渐降低,损伤度D呈现出非线性累积规律;随着与爆源距离的增大,岩体爆破损伤程度减小,累积损伤效应逐渐变得不明显;水平和垂直方向测试结果存在较大差异,说明爆破作用下岩体损伤具有各向异性的特征。爆破装药位置和药量对岩体损伤累积规律有一定的影响。装药区段范围内的岩体损伤程度最严重,装药量越大,岩体损伤程度也越大。测试成果为进一步的岩体力学参数研究和地下洞室稳定性分析提供了参考依据。     

爆炸冲击能和膨胀能破岩作用机理研究

为研究岩石破碎过程中爆炸应力波与爆生气体膨胀的作用，进行了耦合装药爆破实验。结果表明，耦合装药爆破时爆炸冲击能（Ｅｓ）和部分膨胀能（Ｅｂ）进行冲击加载，在介质中依次激起原生和次生爆炸应力波。不同Ｅｓ／Ｅｂ比值条件下，介质爆破致裂效果与破碎质量出现明显差异的主要原因，是这两个应力波加载水平发生了变化，进而影响到介质的爆破破裂行为。由此认为，Ｅｓ和部分Ｅｂ在破岩过程中所起的主要作用，是通过应力波与缺陷相互作用使岩石产生破裂的方式进行的；以（准）静态形式存在的部分Ｅｂ的主要作用，是促使爆破块度与岩体分离。     

水体下充填法开采顶板围岩导水裂缝带扩展规律的数值模拟研究

本文以湖南某铅锌金矿1号矿体为研究对象,采用大型线性结构静力及动力响应分析通用程序——SAP5及自编的后处理程序,分析了56个计算模型,对影响水体下水平与缓倾斜中厚矿体充填法开采顶板围岩导水裂缝带扩展规律的几个主要因素,即原始地应力条件变化、盘区矿柱留设与否、采空区规模、矿体厚度、矿体埋深及胶结充填体力学性质等,进行了较全面的数值模拟研究,得出了一些有益的结论,对预测产生现场导水裂缝带的发育高度及其理论研究,具有重要的指导作用。     

爆炸波信号识别及其动力学过程的实验研究

通过测试到的不耦合装药加载条件下混凝土中产生的径向爆炸波信号分析,识别和分离了信号中的爆炸冲击波、应力波及爆生气体膨胀作用,并就各自作用时间、大小、衰减规律及爆后损伤开展了定量研究。结果表明:在同一测点处同时受到爆炸冲击波、应力波及爆生气体的共同作用,作用时间分别为3.5,3.3和16.6μs;爆炸冲击波表现为压应力,峰值在1000 MPa以上;应力波表现为拉压作用,爆生气体膨胀表现为持续的拉应力或压应力的准静态作用。爆炸冲击波应力峰值随距离呈非线性快速衰减,应力波和爆生气体作用正负应力峰值随距离衰减缓慢,混凝土中爆炸波作用分区与凝聚炸药爆轰结构的压力分布有关。爆后混凝土的损伤实验表明:爆炸除形成了通自由面的7条裂纹外,在炮孔周围形成了半径为12.5 cm的损伤区,且损伤阈值Dcri=0.2,与理论计算一致。     

爆破震动对采空区稳定性影响的FLAC3D分析

针对厂坝铅锌矿受到乱采乱挖破坏的情况,运用FLAC3D对爆破震动作用下采空区的稳定性进行了数值分析。根据现场实测数据,选取了2条不同的实测速度时程曲线作为爆破震动输入,分别进行了静力和动力计算。分析结果表明:(1)采空区开挖后,最大位移量为4.75mm;(2)施加爆破动载荷后,最大位移量增至5.47mm,增幅与爆破震动速度成正比;(3)围岩位移分布的变化受震动波形的影响。爆破震动作用下围岩应力场发生二次重分布,塑性区分布面积明显扩大,采空区右上方露天边坡脚亦受到影响。分析结果与实际观测结果相吻合,并给出了避免爆破震动诱发采空区失稳塌陷的几条建议。     

基于尖点突变理论的矿房间矿柱的稳定性分析

为了便于分析,对矿房矿柱系统进行了简化,简化后变为固支梁-矿柱力学系统,同时建立了它们的力学模型。根据力学系统的本构关系,确立了尖点突变理论模型。通过分析表明矿柱失稳只跟矿房矿柱自身的内部条件有关,而与外界的作用无关。同时还研究了矿柱突跳失稳的释能机制,研究表明,失稳所释放的能量也仅跟矿房矿柱系统自身有关。最终得出结论,合理优化矿房矿柱自身系统的力学-几何特性参数,破坏产生矿柱突变失稳的充要条件,是控制矿柱稳定性、保证安全生产的有效手段。     

爆炸波特征及能量分配的实验研究

通过对测试到的距爆源8-16 cm范围内的径向爆炸波信号的识别和分离,将爆炸波分为爆炸冲击波区、应力波区及爆生气体膨胀作用区,并就分离各区的爆炸波基本特点、能量分配及衰减特征开展了定量研究.结果表明:在距离炮孔中心线40R0的测点范围内同时受到爆炸冲击波、应力波和爆生气体膨胀的共同作用;爆炸波作用过程是高加载率下的冲击波压应力、应力波拉压应力和爆生气体膨胀的准静态作用的联合复杂作用过程;爆炸波总能量传递率ηt为31.8%-46.9%;3种能量中,爆炸冲击波、应力波和爆生气体膨胀作用能量传递率ηi分别为31.0%-40.8%、0.31%-0.98%和0.52%-4.9%;分离各区的能量传递率、比能和能量均随到爆源距离R的增大而衰减,衰减幅度随R的增大而加快.     

探地雷达在厂坝铅锌矿采空区探测中的试验与应用

介绍了探地雷达探测采空区的基本原理及其在厂坝铅锌矿群采空区探测的应用,对其应用效果及存在的问题进行了分析。提出了进一步需要解决的问题和采取的措施。     

深部巷道失稳的突变理论分析

在考虑围岩力学指标弱化的基础上，运用突变理论探讨了深部巷道失稳破坏的机理；基于势能原理，建立了尖点突变模型，导出了失稳的力学判据务件。结果表明：深部巷道的失稳不仅受岩体特性及所受载荷的影响，而且与围岩中承栽区和松动区的刚度比有关；围岩力学指标弱化程度越高，松动区范围越大，系统失稳的可能性就越大。结合工程实例进行分析，分析结果与实际经验一致，可为预防深部巷道失稳破坏、采取合理措施提供参考依据。     

爆炸加载下砼的瞬态应变实验研究

RDX药包在砼模型中爆炸，距药包中心80mm处的电阻应变传感器，依次记录到由爆炸冲击能(Es)和膨胀能(Eb)加载，在砼中先后形成的两个不同的径向爆炸应变波。这可能表明，耦合装药爆炸加载作用下，砼经历了两次明显的径向变形；与Eb加载产生的应变情况相比，Es加载产生压应变的持续时间很短，但其峰值明显增大，平均应变率更是增大了约20倍。