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。     

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.     

岩石中柱形装药爆破破坏区域的理论计算

为了解决柱形装药在岩石中爆破破坏分区的问题,在空腔膨胀理论的基础上,采用Mohr-coulomb强度准则作为爆破近区的岩石本构模型,修正空腔膨胀理论中的速度场关系式,建立了柱形装药在岩石中爆破的力学控制方程,结合爆破弹性区的准静力解,给出了爆炸空腔、破碎区和径向裂缝区半径的理论计算公式。最后以四种岩石为研究对象,根据得到的理论公式进行算例分析,计算结果与相关文献资料进行比较,证明了理论公式的正确性。     

深孔水压爆破炮孔初始压力的数值计算

利用非线性动力有限元程序LS-DYNA建立了深孔水压爆破的数值计算模型,通过对多种不耦合装药模型的数值计算,以及与耦合装药爆炸炮孔初始冲击波的声学近似公式计算结果的比较,得出了深孔水压爆破可以节约装药量的结论.     

钻孔装药爆破岩石块度组成的分析方法

介绍了钻孔装药台阶爆破时岩石块度组成的分析方法。该方法以破碎区的范围和岩体天然节理含量为根据,根据爆破岩石的物理力学性质及所使用炸药的理化性能计算破碎区的半径。通过爆炸应力波的反射作用,论证了岩体中因爆破膨胀应力波的作用而受破坏的比例。     

钻孔装药爆破岩石块度组成的分析方法

介绍了钻孔装药台阶爆破时岩石块度组成的分析方法。该方法以破碎区的范围和岩体天然节理含量为根据,根据爆破岩石的物理力学性质及所使用炸药的理化性能计算破碎区的半径。通过爆炸应力波的反射作用,论证了岩体中因爆破膨胀应力波的作用而受破坏的比例。     

地铁盾构孤石预爆破破碎范围计算方法

在沿海地铁盾构掘进孤石爆破预处理施工中,为能更好的描述符合现场实际情况的破碎效果,对影响孤石爆破破碎的炮孔内不耦合介质进行了初步探讨。利用MISES强度准则,根据爆炸动力学理论,结合施工过程中炮孔柱形装药地下水以及上部空气垫层的影响,给出了爆破破碎范围的理论计算公式。依据厦门地铁盾构隧道施工现场的爆破参数进行了计算,计算结果与相关文献资料、现场实验结果进行比较分析,验证了现场爆破参数设计的合理性,证明了理论公式的可行性。可为地铁盾构施工孤石预爆破及类似岩石爆破问题的参数设计提供理论参考。     

地铁盾构孤石预爆破破碎范围计算方法

在沿海地铁盾构掘进孤石爆破预处理施工中,为能更好的描述符合现场实际情况的破碎效果,对影响孤石爆破破碎的炮孔内不耦合介质进行了初步探讨。利用MISES强度准则,根据爆炸动力学理论,结合施工过程中炮孔柱形装药地下水以及上部空气垫层的影响,给出了爆破破碎范围的理论计算公式。依据厦门地铁盾构隧道施工现场的爆破参数进行了计算,计算结果与相关文献资料、现场实验结果进行比较分析,验证了现场爆破参数设计的合理性,证明了理论公式的可行性。可为地铁盾构施工孤石预爆破及类似岩石爆破问题的参数设计提供理论参考。     

多边界石方爆破药量计算原理与应用研究

不同边界条件下爆破破岩物理过程极不相同,并将影响炸药爆炸能量在介质内部的分布、介质的破碎和抛掷规律.在分析多边界条件下爆破作用规律的基础上,探讨了不同边界条件下药量计算原理和方法.研究表明:建立在平坦地形基础之上的集中药包计算公式,不能满足多边界条件下爆破作用的要求;地形、地质条件的变化,不但影响爆破作用效果,而且影响炸药爆炸能量的有效利用率;多边界条件下的药量计算公式,应包含地形、地质条件与爆破效果的关系.基于多边界石方爆破药量计算原理,提出了深孔爆破药量计算公式;结合路堑边坡岩体爆破工程,进行深孔控制爆破技术研究,爆破效果得到有效改善.     

大爆破爆炸冲击波在破碎岩体间传播的数值模拟研究

大爆破过程中产生的能量大部分作用在周围岩体破坏上，部分能量转化为冲击波在破碎岩块间传播，同时对已破碎的岩块再次产生松动破坏。应用流体力学方法，建立了以可压缩湍流流动为基础的爆炸冲击波在破碎岩体间传播的数学模型。通过数值分析和模拟结果表明，破碎岩体的障碍物作用对爆炸冲击波的传播存有激励机制。岩石的破碎是由于冲击波和爆炸生成气体膨胀动力共同作用的结果。当冲击波在破碎岩块间传播时，湍流流动受壁面的影响很大。冲击波在通过孔隙后其波阵面的压力衰减程度较大。速度通过孔隙过程中增加的幅度较大，而温度的变化不明显。     

应力波和爆生气体共同作用下裂隙区范围研究

为了得到更加符合实际的裂隙区范围计算公式,从理论上分析研究了在空气不耦合装药条件下裂隙区范围的计算方法。选取2号岩石乳化炸药和4种典型的岩石参数值,对基于初始损伤和粉碎区存在的岩石裂隙区半径进行了计算,并在此基础上运用阿贝尔原理和岩石止裂条件考虑了爆生气体准静态作用下裂隙的二次扩展。研究结果表明:粉碎区范围的大小会对裂隙半径极大值产生较大影响,并且当岩石初始损伤达到0.7~0.8时,裂隙区半径受到的影响程度达到最大;得到了应力波动作用和爆生气体准静态作用下裂隙区半径计算公式。     

光面爆破在松软破碎岩体中的应用

本文结合工程实际对松软破碎岩体条件下的爆破技术原理进行了探讨，并总结了该条件下的光面爆破参数设计和施工工艺。     

岩石中爆炸破碎区边界参数研究

采用区域划分的方法来描述爆炸作用下岩石介质的变形.以库仑定律作为强度破坏准则,破碎区边界上的弹性介质和它内部的塑性介质的破坏条件分别采用了不同的主应力函数.应用爆炸腔室近区的修正了的速度场关系式,研究了爆炸腔室与各个变形区的发展,并结合松散介质力学着重分析了破碎区边界参数与岩石介质特征参数的变化关系,求解了破碎区域内的径向应力.根据各个变形区边界条件,利用裂缝增长的能量准则,并结合准静力情况获得破碎区尺寸参数的两组近似计算公式,并对计算结果作了比较,与目前的研究相符合.     

地应力对岩石爆破开裂及爆炸地震波的影响研究

深部岩体爆破开挖是高地应力和炸药爆炸产生的动应力共同作用的结果。采用SPH-FEM耦合数值模拟方法,研究了地应力场对岩石爆破开裂及开裂区外地震波能量的影响。结果表明:随着地应力水平的提高,岩石爆破破碎区的范围缩小、裂纹扩展速度降低,非静水地应力场中破碎区内裂纹主要沿最大主应力方向扩展,但地应力对爆破粉碎区的形成几乎没有影响;地应力作用下爆破开裂区形态改变影响了爆炸地震波的能量及传播特性,随着地应力的增大,更多的炸药爆炸能转化为地震波能量,产生的高频地震波随距离衰减更快,且小主应力方向上的爆炸地震波能量更大。研究成果可为深部岩体爆破优化设计提供理论参考。     

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。     

爆破荷载作用下隧道围岩损伤范围

爆破荷载作用下岩体不可避免的会产生损伤,为了得到爆破荷载作用下岩体的损伤范围,根据应力波动作用和爆生气体的准静态作用,结合岩石破坏准则,对岩体在爆破荷载作用下的损伤范围进行了研究,得到了两者共同作用下岩体损伤范围的理论计算公式。结合福平铁路新鼓山隧道爆破掘进施工,对隧道周围岩体的爆破损伤范围进行了计算。结果表明,理论公式的计算值与现场实测值较为接近,验证了理论计算公式的合理性。对实际工程具有一定的指导意义。     

复合材料分层问题中界面层方法的数值研究

通过对双悬臂梁(DCB) 开裂问题的数值模拟, 研究了使用界面层方法时所遇到的数值问题。重点讨论了静态方法和准静态方法对计算效率的影响以及界面层的应力应变函数对计算精度的影响。对模拟过程中所遇到的精度及收敛性问题进行了研究。研究表明, 准静态方法可有效模拟分层问题, 但界面层的本构关系应具有一个缓慢的退化过程。      

龙滩水电站地下厂房开挖爆破损伤范围评价

无论采取何种爆破技术,爆破对开挖轮廓线以外的保留岩体仍然存在不同程度的损伤,确定这一损伤范围具有十分重大的工程意义。本文分析比较了实际工程中应用较广的几种爆破损伤确定方法,指出了质点峰值振动速度方法确定岩石爆破损伤的优越性;导出了基于质点峰值振动速度的岩石爆破中岩体损伤范围的计算式,并利用该方法得到了龙滩地下厂房开挖过程爆破对边墙保留岩的损伤范围。计算结果证明实际工程所采用的保护层厚度和钻爆参数的合理性,这也从侧面证明了本文所采用的方法的有效性。     

钻爆法施工中单孔爆破的精细化数值模拟

针对钻爆法施工中常见的炮孔装药结构和围岩条件,建立相应的数值模型,对单孔爆破进行流固耦合的精细化数值模拟。以轴向不耦合系数K_L=1.64的炮孔为例,设其粉碎区和破裂区的形成时间约为100μs和500μs,半径分别为炮孔半径的3.9倍和35倍。当炮孔有效半径(近似粉碎区与破裂区交界处)上径向压力时程的峰值达到296 MPa时,沿着径向呈指数型衰减,其衰减系数α约为-0.87。进一步地,对其余4种不同轴向不耦合系数的炮孔,也展开类似的精细化数值模拟。认为有效半径R_(eq)上的径向压力峰值p_(eq)随不耦合系数K_L的增大呈指数型衰减,并提出了相应的半理论半经验公式。研究结果为进一步确定等效爆破荷载提供了重要依据。