地应力条件下爆破载荷破岩的DDA模拟研究

为探究地应力条件下的岩石爆破破岩特征与机理,基于非连续变形分析(DDA)方法建立岩石爆破力学模拟模型,分别考虑爆生气体压力和爆炸应力波的爆破载荷作用形式,对双向等值和不等值地应力条件下均质岩石的单孔爆破进行数值模拟,研究地应力对爆生气体压力和爆炸应力波破岩效果的影响。结果表明:对于均质岩石,在双向等值初始地应力条件下,爆破裂纹区近似为圆形,其面积随初始地应力的增大而减小,且双向等值初始地应力大小的变化对爆炸应力波的破岩作用影响更大;在双向不等值初始地应力条件下,爆破裂纹区呈扁平形,裂纹主要朝较大压应力方向扩展,且侧压系数的变化对爆生气体的破岩作用影响更大。研究结果对爆破工程实践具有一定的理论参考意义。     

爆破载荷下隧道围岩破坏裂隙范围研究

为确定爆破载荷作用下岩体的裂隙范围，应用摩尔-库伦强度准则确定岩石在冲击波作用下的粉碎区；在考虑粉碎区范围、应力波衰减指数改变和岩石三向受力状态的情况下,用Mises强度准则计算裂隙区范围；在不考虑爆生气体在应力波形成的裂隙区损失的前提下，用岩石的断裂韧性来计算爆生气体充满粉碎区后岩石裂隙的二次扩展范围。通过理论计算与现场声波实测值对比，理论计算值比实测值小8.45%。分析表明，该裂隙范围计算方法合理，并可以对类似工况的裂隙范围进行估算。     

地应力条件下的凿岩爆破数值模拟

为了研究地应力对凿岩爆破的影响,采用DDA方法模拟爆炸应力波作用下考虑地应力条件时的单孔和多孔凿岩爆破破岩过程。模拟发现,随着初始地应力水平的增加,裂纹扩展半径和破岩区域面积减小,裂纹发育主方向趋于地应力的最大主应力方向,初始地应力对裂纹的抑制和引导作用明显;初始地应力水平的增加,对拉伸裂纹的抑制作用更为显著,从而降低了拉伸破坏对爆破破岩的贡献。模拟也表明,在初始地应力存在的条件下,通过对爆破载荷和炮孔布置进行针对性的优化,可以克服地应力带来的影响,并取得预期的爆破效果。本研究对地应力条件下的凿岩爆破工程具有理论和参考意义。     

地应力条件下的凿岩爆破数值模拟

为了研究地应力对凿岩爆破的影响,采用DDA方法模拟爆炸应力波作用下考虑地应力条件时的单孔和多孔凿岩爆破破岩过程。模拟发现,随着初始地应力水平的增加,裂纹扩展半径和破岩区域面积减小,裂纹发育主方向趋于地应力的最大主应力方向,初始地应力对裂纹的抑制和引导作用明显;初始地应力水平的增加,对拉伸裂纹的抑制作用更为显著,从而降低了拉伸破坏对爆破破岩的贡献。模拟也表明,在初始地应力存在的条件下,通过对爆破载荷和炮孔布置进行针对性的优化,可以克服地应力带来的影响,并取得预期的爆破效果。本研究对地应力条件下的凿岩爆破工程具有理论和参考意义。     

爆生气体作用过程的模拟试验研究

本文通过机械方法产生高压气体，以模拟爆生气体单独作用下的破岩作用，试验表明，爆生气体的破岩过程可用准静态和静态动力学分析，建立在拉伸破坏基础上的静态平衡方程和爆破的实际效果一致，从而证明了爆生气体破岩的拉伸破坏本质。     

爆破漏斗形成过程的DDA模拟分析

对于块体等非连续介质在外力作用下运动或破坏规律的模拟,有限元(FEM)和离散元(DEM)法有一定的局限性,而非连续变形分析方法(DDA)更适用。本研究中,利用二维DDA对有、无节理面强度两种情况下一半无限域内球形药包爆炸时爆破漏斗的形成过程进行了动态模拟,并对模拟结果进行了分析和比较。结果表明,用DDA法模拟被节理分割的岩体在爆炸载荷作用下块体的运动规律具有独特的优越性,但它还不能模拟爆炸近区的特征。     

爆破漏斗形成过程的DDA模拟分析

对于块体等非连续介质在外力作用下运动或破坏规律的模拟,有限元(FEM)和离散元(DEM)法有一定的局限性,而非连续变形分析方法(DDA)更适用。本研究中,利用二维DDA对有、无节理面强度两种情况下一半无限域内球形药包爆炸时爆破漏斗的形成过程进行了动态模拟,并对模拟结果进行了分析和比较。结果表明,用DDA法模拟被节理分割的岩体在爆炸载荷作用下块体的运动规律具有独特的优越性,但它还不能模拟爆炸近区的特征。     

不同应力条件下组合孔爆破破岩规律数值模拟研究

深部矿山爆破开采不可避免的受到初始地应力的作用,为探究高地应力下组合孔破岩规律,对初始应力与组合孔爆炸应力联合破岩机理进行分析,开展不同应力作用下组合孔爆破破岩数值模拟研究.结果表明:初始应力对爆破作用的抑制或者促进取决于其与岩石的弹性极限的对比关系,当初始应力小于岩石的弹性极限时,表现为抑制作用,当初始应力大于岩石的...     

光面爆破作用机理及其在硬岩隧道掘进中的应用

针对硬岩隧道掘进困难、工程量大的问题,提出采用光面爆破技术,分析该技术具有产生裂隙少、围岩扰动小、围岩完整性好、掘进工程量小等特点,从爆炸应力波的导向作用和爆生气体的扩缝作用两方面分析了光面爆破作用机理,并对某硬岩隧道光面爆破最小抵抗线、孔距、不耦合系数、线装药密度等参数进行设计,优化了施工工艺,制定了控制标准,应用效果显著,围岩稳定性好,施工成本减少25％。     

不同水深条件下水下钻孔爆破破岩机理研究

为研究水下钻孔爆破中不同水深对爆炸冲击波和岩石破碎效应的影响,结合重庆万州长江公路大桥防撞设施水下基坑及基槽开挖工程,通过ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序,得到不同水深条件下爆炸冲击波拉应力峰值。运用MATLAB软件对不同水深岩石破碎拉应力峰值与炮孔距离的关系进行非线性拟合,计算得到不同水深条件下不同炮孔距离的峰值拉应力理论值,进而获得不同水深条件下的爆破损伤区域。研究表明炸礁区岩石上覆30 m左右水深情况下,爆破损伤区域半径为1.5 m,对水下钻孔爆破工程实践提供了依据。     

主动围压下岩石爆炸动态响应数值模拟

针对深部岩石在爆破作用下的失效机理和破坏过程,基于ANSYS/LSDYNA软件,在水平方向和竖直方向进行围压约束来模拟岩石受到的地应力作用。选取单向围压、等值双向围压和非等值双向围压对中心孔爆破下岩石动态响应进行研究。将数值模拟结果与模型实验结果对比,分析爆炸应力波的传播过程,并讨论了不同围压约束对爆炸后裂纹扩展的影响。结果表明,初始围压作用对爆炸应力波的传播影响较小;初始围压会抑制爆破裂纹扩张;竖直方向围压主要抑制水平方向裂纹扩张,水平方向围压主要抑制竖直方向裂纹扩张。     

主动围压下岩石爆炸动态响应数值模拟

针对深部岩石在爆破作用下的失效机理和破坏过程,基于ANSYS/LSDYNA软件,在水平方向和竖直方向进行围压约束来模拟岩石受到的地应力作用。选取单向围压、等值双向围压和非等值双向围压对中心孔爆破下岩石动态响应进行研究。将数值模拟结果与模型实验结果对比,分析爆炸应力波的传播过程,并讨论了不同围压约束对爆炸后裂纹扩展的影响。结果表明,初始围压作用对爆炸应力波的传播影响较小;初始围压会抑制爆破裂纹扩张;竖直方向围压主要抑制水平方向裂纹扩张,水平方向围压主要抑制竖直方向裂纹扩张。     

起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。     

层理面对水压爆破应力波传播规律的影响

水压爆破应力波的传播过程决定了爆破的作用效果及影响范围,层状岩体中的层理面特征对水压爆破应力波的传播路径及衰减具有直接影响.为明确水压爆破应力波在层状岩体内的传播规律及影响因素,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了层理面位置及其介质属性对水压爆破应力波传播的影响规律.结果表明:水压爆破相对于常规爆破产生的初始应力...     

对强岩爆隧道进行分区爆破卸压的设计方法

为了研究强岩爆隧道爆破卸压方案及参数设计方法,基于深部岩体分区破裂化现象及高围压爆破破碎机理,提出分区爆破逐级释压的应力主动控制技术,通过理论计算得出高地应力条件下破裂区半径的计算公式,根据分区破裂半径的统计规律确定应力释放部位,并形成分区爆破卸压参数的系统化设计方法。数值模拟结果表明:隧道开挖轮廓线的岩爆判别系数均有不同程度的减小,岩爆发生的可能性大大降低,应力集中部位向爆破卸压破碎区转移。基于分区破裂化原理对爆破卸压参数设计的系统研究,对高地应力隧道采用爆破卸压防治岩爆的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

Experimental study on stemming effect in rock blasting

基于爆破理论和应力波理论,对岩石爆破工程中炮孔堵塞物的作用机理,受力及其在炮孔中运动进行了分析,并推导出了炮孔堵塞长度的理论计算公式。在此基础上对炮孔堵塞及堵塞效应进行了大量现场试验,试验表明了炮孔堵塞的重要性,并得到合理的炮孔堵塞长度为最小抵抗线的0.63~0.88倍,而通过理论计算得到的合理的堵塞长度为最小抵抗线的0.73~0.8倍,表明了理论分析的正确性,可为爆破参数设计提供了理论依据。     

基于UDEC煤体深孔预裂控制爆破数值模拟研究

通过定义煤体爆破损伤本构模型,利用fish语言编写计算代码,选择高斯脉冲函数作为爆炸波输入动力荷载,设置静态边界条件和对称边界条件,划分有限差分网格,建立了UDEC煤体深孔预裂控制爆破损伤模型,分析了煤体中距炮孔不同距离处爆炸应力波传播规律以及煤体爆破损伤区的扩展过程。研究结果表明:煤体中爆炸应力波随径向裂隙的扩展呈非线性指数衰减;煤体爆破损伤的最大损伤半径为3 m,且炸药起爆至煤体损伤破坏时间很短,大约为5.11 ms;煤体深孔预裂控制爆破最优炮孔间距为6 m。     

爆炸冲击波在不同介质中传播衰减规律的数值模拟

摘要：采用 ANSYS/LS-DYNA软件对冲击波在水、土、混凝土中的衰减规律进行了模拟研究,由计算得到的压力和能量的曲线,通过分析表明波阻抗对冲击波的初始峰值大小有很大的影响;土中冲击波的持续时间最长,混凝土中冲击波衰减较快;验证了冲击波速和波强度有关,波的强度越大,波速越高;能量的大小和介质的可压缩性有关,土中能量最大,水中能量最小。     

大规模岩土爆破工程施工技术

针对大规模、高强度岩土爆破工程难度大的特点,以舟山绿色石化基地8 000万方岩土爆破工程为背景,通过采用等边三角形布孔斜线起爆网路、径向耦合-不耦合装药轴向孔底空气间隔定向卸压爆破装药技术、预留孔底保护层缓冲爆破等施工关键技术,提高了岩石破碎效果,大块率降低了10%～30%,爆破振速降低了15%～25%,同时也有效地保护了边坡和建基面岩体,对类似大规模岩土爆破工程的施工有一定的指导意义。