岩石中条形药包爆破动态应变分析

本文采用超动态心变测试系统，实测了小药量条形药包存岩石模型中爆炸产生的应变波，对测试到的耦合装药加载条件下介质中区产生的轴向和切向爆炸应变波信号进行了分析。结果表明：在模型中先后形成两个不同的爆炸应变波，第一个应变波平均应变牢较大，反映了压缩应力波的特征；轴向应变波平均应变率比切向应变波平均应变率大。实测结果为进一步正确认识爆破破岩机理，提供了新的实验依据。     

实验药包爆炸应力波测试技术探讨

用压电晶体压力传感器测定实验药包在介质中产生的爆炸应力波,没有反映冲击能（E_）和膨胀能（E_b）对介质进行加载的实际情况。本文指出电阻应变传感器具备记录压缩相和拉伸相的能力,认为超动态应变测试系统适宜于测定爆炸应力波,并给出了用该系统对爆炸应力波进行测定的结果。     

西部弱胶结砂岩循环载荷作用下塑性应变能变化规律

通过不同应力路径下的三轴循环加卸载实验,对中国西部矿区中不同粒径弱胶结砂岩的塑性应变能和塑性变形变化规律进行了研究。实验结果表明,加载路径对砂岩的塑性应变能及塑性变形特征有显著影响;在加载过程中,粗砂,中砂,细砂储存的塑性应变能以及累计速度依次递减,并且塑性应变能随应力增大按指数规律变化;各加卸载周期内储存的塑性应变能随加卸载次数及应力的增大呈“U”字形变化,即初始阶段由于孔隙裂隙压密,会储存较多塑性应变能;弹性阶段变形源于晶格弹性压缩,卸载时可以恢复,储存的塑性应变能较少;屈服阶段由于破裂面滑移也会储存较多塑性应变能;轴向和径向残余应变随应力增大呈指数形式增长,并且径向残余应变增长速度大于轴向;残余应变与塑性应变能变化规律不同,塑性应变能更能真实反映岩石在受载过程中的状态变化。     

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。     

煤单轴抗压强度特性的加载速率效应研究

为考察加载速率对煤单轴抗压强度特性的影响规律,利用TAW-2000型电液伺服岩石力学试验系统对取自山西省正利煤矿的4~(-1)号煤进行了不同加载速率下的力学性能测试,研究了峰值强度、弹性模量、轴向应变等与加载速率的关系,并探讨了试件可释放弹性应变能与耗散应变能随加载速率的变化规律。研究表明:1)与硬脆岩石不同,煤样的峰值强度随着加载速率的增大呈现先增高后降低的趋势。2)煤样的损伤应力与加载速率呈负相关。3)加载速率越快,试件轴向载荷增加越快,但当加载速率超过1.16×10~(-3) mm/s后载荷增加速度基本稳定。加载速率越快,试件损伤应力出现的越早,试件破坏越快。4)单轴压缩试验第Ⅰ阶段煤样耗散应变能转化速率均处于较低水平,且与加载速率呈负相关,第Ⅱ阶段耗散应变能随加载速率的增加大致呈先增大后减小的趋势,各煤样耗散应变能转化速率的最大值均出现在峰值点或峰后轴向应力陡然跌落点。     

爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振动试验

为研究爆炸塔内裸露药包爆炸地表振动衰减规律,进行了不同药量和悬置高度裸露药包爆炸振动测试试验。结果表明,爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振速表现为垂向径向切向,地表振速受药量影响大于药包悬置高度影响。振动频率在爆源近区高频衰减速度大于爆源远区低频衰减速度。对地表振速进行回归分析发现,悬置裸露爆破衰减系数明显小于经验值,存在一个与悬置药包有关的爆炸折减系数K′,K′取值为0.26~0.56。     

爆炸能分配比值对爆炸应力波峰值的影响

为评价膨胀能Ｅｂ在破岩过程中的作用，进行了爆炸应力波的测定实验，研究了冲击能（Ｅｓ）与膨胀能（Ｅｂ）分配比值的变化对爆炸应力波峰值的影响。实验结果表明，随着Ｅｓ／Ｅｂ比值的增大，原生爆炸应力波的峰值随之增大，而次生爆炸应力波的峰值则相应减小。     

爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振动试验研究

为研究爆炸塔内裸露药包爆炸地表振动衰减规律,进行了不同药量和悬置高度裸露药包爆炸振动测试试验。结果表明,爆炸塔内悬置裸露药包爆炸地表振速表现为垂向径向切向,地表振速受药量影响大于药包悬置高度影响。振动频率在爆源近区高频衰减速度大于爆源远区低频衰减速度。对地表振速进行回归分析发现,悬置裸露爆破衰减系数明显小于经验值,存在一个与悬置药包有关的爆炸折减系数K′,K′取值为0.26~0.56。     

金满铜矿板岩各向异性试验研究

对云南金满铜矿的灰色和紫色两种板岩进行单轴压缩试验。试验结果表明:两种板岩都具有明显的各向异性。灰色板岩在平行层理加载下的抗压强度、平均弹性模量和平均泊松比与垂直层理加载的比值分别为:0.621,.668,.68;紫色板岩的比值为1.63,8.383,4.64。当体积应变εv<0和泊松比μ>0.5时就能反映出岩石在加载过程中产生了扩容现象。在平行层理加载下的体积应变在较低的应力(破坏载荷的5%～20%)处就产生了明显的扩容,而在垂直层理加载下的体积应变临近破坏时才出现扩容现象。     

板岩各向异性试验研究

对云南金满铜矿的灰色和紫色两种板岩进行单轴压缩试验。试验结果表明：两种板岩都具有明显的各向异性。灰色板岩在平行层理加载下的抗压强度、平均弹性模量和平均泊松比与垂直层理加载的比值分别为：0.62,1.66,8.68;紫色板岩的比值为1.63,8.38,34.64。当体积应变ε_ｖ<0和泊松比μ>0.5时就能反映出岩石在加载过程中产生了扩容现象。在平行层理加载下的体积应变在较低的应力(破坏载荷的5 %~20 %)处就产生了明显的扩容,而在垂直层理加载下的体积应变临近破坏时才出现扩容现象。     

中间起爆柱状药包爆炸应力应变场演化规律

结合动态焦散线、超动态应变测试和数值分析方法,对中间起爆柱状药包爆炸材料中的应力应变场以及爆生裂纹尖端局部应力场的演化规律进行了研究。3种分析方法得到的结论具有一致性。由焦散线方法可得,中间位置起爆柱状药包中垂线方向、端部垂线方向、端部轴向和端部倾斜方向主应力差值依次减小,各方向近炮孔圆孔处主应力差最大值分别为50.9,29.9,15.3和13.3 MPa,端部效应明显。由于爆炸应力波迅速衰减,圆孔处主应力差值差异随距离炮孔距离的增加逐渐减小。利用小圆孔可有效的对裂纹影响大小和影响范围进行测量,当爆生裂纹扩展到圆孔附近时,受爆生裂纹尖端局部应力场的影响,圆孔处焦散斑呈增大趋势,随着裂纹的不断扩展,其圆孔处焦散斑方向随之不断变化。由超动态应变测试方法可得:炮孔柱部由于应力波的叠加,垂直炮孔方向应变持续时间为40 μs,主要表现为压应变,炮孔端部轴向应变持续时间为10 μs,首先表现为压应变,随后转为拉应变并持续了较长时间。数值模拟得到了炮孔周围4个方向应力衰减的拟合曲线,弥补了实验方法不能测得炮孔近区应力应变场演化规律的缺陷。中间起爆柱状药包显著改善了沿炮孔轴线爆炸应力场的均匀程度,有利于岩石的破碎,从而提高炮眼利用率,减少岩石大块率。     

水胶炸药动态压死现象初探

采用主发药包在水中爆炸产生冲击波作用于受压药包，研究了水胶炸药的耐压性能。试验结果表明，水胶炸药在冲击波的作用下存在压死现象，产生拒爆，且压死主要与主发药包的药量以及主发、次发药包的间距有关。     

基于3D-DIC系统的白砂岩单轴压缩应变率效应的力学性能试验研究

通过选取典型岩样，研究了白砂岩在10^-5～10^-3 s^-1应变率范围内的单轴压缩性能，采用3D-DIC系统观测和采集岩样表面位移云图，并分析不同应变率下岩样变形破坏特征差异。结果表明，岩样表面位移场变化反映了破坏面演化规律，剪切破坏面与位移场集中存在对应关系。全局轴向应变差异主要发生在微裂隙压密到弹性变形期间；加载初期，全局径向应变存在差异，在峰值强度时下端部区域径向位移最大，岩样上端部变形受到端部效应影响，径向向外膨胀受端面与垫片间摩擦限制；此外，下端部局部轴向应变大于上端部区域。随着加载速率增大，岩样从延性特征向脆性特征转变。加载速率较低时，岩样破坏过程中孔隙坍塌使得部分裂隙再次闭合、滑移而产生摩擦效应，从而使峰值强度附近的应力-应变曲线出现波动。白砂岩峰值强度、弹性模量、泊松比等力学参数随加载速率增大而增加。     

双药包水下爆炸相互作用研究

用两发瞬发电雷管模拟双药包于爆炸水池内同时起爆,初步探讨了有限水域内的双药包爆炸相互作用现象。实验发现,双药包的爆炸冲击波波阵面相互碰撞,在装药连线方向部分被抵消,而装药之间的中垂面附近发生波的叠加,且气泡脉动的相互作用使彼此的脉动周期增大。此外,由于两发雷管自身性能差异难以同步爆炸,使水中冲击波和气泡脉动的相互作用发生变异,这在水下爆破工程中实际存在,值得关注。     

乳化炸药动态压死现象的初步研究

采用主发乳化炸药药包在水中爆炸产生水中冲击波，次发乳化炸药包在水中冲击波压力作用下进行延时引爆，观察次发药包的爆炸性质。试验结果表明：当水中冲击波压力达到一定强度时，次发起爆的乳化炸药将产生压死、拒爆现象。文中分析了产生拒爆的原因。     

煤矿救生舱防爆性能分析

通过有限元分析软件分析了一台煤矿救生舱在爆炸载荷作用下的应力、应变及能量变化规律。结果表明,10 mm厚的外壳焊接5号槽钢的结构可以抵抗0.6 MPa以上的爆炸载荷冲击。舱体前面板的位移随着载荷增大而增大,爆炸载荷峰值0.6 MPa时,前面板中心最大位移1.47 mm,载荷卸除后,位移缓慢衰减。整个舱体的内能、应变能、动能的变化规律与位移相同。     

岩石爆破中散装炸药某些特性的重要性

有效的应变波能和有效的鼓胀能是一种炸药的最重要性能。对那些爆炸能损耗靠装药周围的岩石破碎或塑性形变的地方，有效的应变波能的现行计算值是太高了，因为该计算值包括了这种无用能量，对于弱的或多裂隙的岩石来说，有效彭胀能的现行计算值又太低，因为计算值没有包括爆炸气体释放的有用能，爆炸气体的压力在１００ＭＰａ（计算有有效能一般选取的分界压力）和３０ＭＰａ之间。在计算和预测有效能方面的这些不足导致高估了高压炸     

循环加载对煤的能量聚集释放影响分析

为了研究循环加载对煤能量聚集和释放的影响,对煤样进行单轴压缩循环加载实验,分析得出循环次数与弹性模量大致呈正相关关系;随着循环次数的增加,弹性应变能大致呈增加趋势,塑性应变能呈减少趋势。同时,随着循环次数的增加,耗散能呈现增加趋势。     

岩石爆破中散装炸药某些特性的重要性

有效的应变波能和有效的鼓胀能是一种炸药的最重要性能。对那些爆炸能损耗于紧靠装药周围的岩石破碎或塑性形变的地方，有效的应变波能的现行计算值是太高了，因为该计算值包括了这种无用能量。对于弱的或多裂隙的岩石来说，有效鼓胀能的现行计算值又太低，因为该计算值没有包括爆炸气体释放的有用能，爆炸气体的压力在100MPa（计算的有效能一般选取的分界压力）和30MPa之间。在计算和预测有效能方面的这些不足导致高估了高压炸药（如乳化炸药）的性能和低估了低压炸药（如AN-FO）的性能。     

脉冲点火方式下点火能对甲烷爆炸极限的影响

为研究点火能对甲烷爆炸极限的影响规律,实验选用脉冲点火的方式,在校准了单个脉冲能量后使其满足在甲烷浓度8.9%时的最小点火能为0.28 mJ,在此基础上,选取点火能大小依次为0.7、2.2、3.7、5.2、9.6、26、106、241 mJ。实验结果表明,随着点火能量增加,甲烷爆炸上限会升高下限会降低,在点火能量0.7~26 mJ,甲烷爆炸上(下)限上升(下降)趋势明显,点火能量106~241 mJ,甲烷爆炸上(下)限上升(下降)趋势趋于缓和。比较上下限变化可知,点火能对甲烷爆炸上限的影响大于对爆炸下限的影响。