由于巖石爆破作用過程的復(fù)雜性,迄今為止,巖石爆破中雙炮孔爆破的成縫機(jī)理問題仍是一個(gè)值得探討的有益課題�？茖W(xué)研究中,常用的方法有理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,但是這兩種方法對(duì)本課題研究仍存在較多不足:完全的理論分析只適用于一些簡單和理想化的問題,對(duì)于復(fù)雜問題,不恰當(dāng)?shù)暮喕治龊苋菀桩a(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論;實(shí)驗(yàn)研究中由于爆炸過程的瞬時(shí)性、被作用介質(zhì)的復(fù)雜性以及測(cè)試技術(shù)的局限性使得研究人員無法得到充足的空間時(shí)間數(shù)據(jù),如研究人員最為關(guān)心的巖石應(yīng)力與應(yīng)變的全場(chǎng)全時(shí)程數(shù)據(jù)。數(shù)值模擬研究方法在以上問題中均具有充足的優(yōu)勢(shì),且通過該種方法能夠更加全面直觀地對(duì)雙炮孔動(dòng)態(tài)成縫過程進(jìn)行觀察。需要指出的是,數(shù)值模擬研究過程中,較多因素會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響,甚至不同的模擬方案也會(huì)使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的差距,這也是較多研究人員對(duì)數(shù)值模擬研究方式不能完全認(rèn)同的原因。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)成為科研中的主要研究手段之一,為了得出具有研究價(jià)值的結(jié)果,必須對(duì)模擬過程中涉及的問題進(jìn)行系統(tǒng)研究,而對(duì)于雙炮孔成縫問題研究現(xiàn)狀,這一工作仍具有重要意義。本文研究了傳統(tǒng)爆破成縫理論,結(jié)合前人所證實(shí)的炮孔間裂縫最先在孔壁處生成的事實(shí),通過理論分析與模擬驗(yàn)證相結(jié)合的方式闡述了傳統(tǒng)應(yīng)力波成縫機(jī)理的缺陷;選取了三種常用的巖石本構(gòu)模型,對(duì)比了不同本構(gòu)模型下巖石的動(dòng)態(tài)響應(yīng);通過LS-DYNA建立無限巖石介質(zhì)中孔間距為10倍孔徑的雙炮孔模型,對(duì)炮孔連線及連線中垂線上巖石單元的應(yīng)力時(shí)程曲線進(jìn)行分析,得出了這兩條線上巖石的最大主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力等的應(yīng)力峰值分布走勢(shì);設(shè)計(jì)了拉、壓、剪切三種失效形式正交組合的7組模擬試驗(yàn),得出了與實(shí)際相符的裂縫,分析各組裂縫形態(tài)給出了炮孔間巖石的失效形式;研究中發(fā)現(xiàn),在炮孔間裂縫形成前期,即炮孔間裂縫最初在孔壁處形成時(shí),雙孔所生成的應(yīng)力波并未相遇,兩孔應(yīng)力波相遇一定時(shí)間后炮孔間裂縫互相貫穿,進(jìn)一步對(duì)炮孔間裂縫貫穿過程進(jìn)行研究后得出:相鄰炮孔應(yīng)力波在裂縫尖端發(fā)生反射并產(chǎn)生拉伸破壞作用,該作用促進(jìn)了炮孔間裂縫的相互貫穿。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD235
【部分圖文】：

。作用理論與爆生氣體作用理論均具有一定片面性，而綜合前兩種理論的應(yīng)力波爆生氣體??共同作用理論在一些定量問題的描述上仍顯得比較模糊。但是為了更好更深入地對(duì)巖石??爆破理論進(jìn)行完善，對(duì)此三種經(jīng)典理論進(jìn)行了解仍具有必要性。??２．１巖石爆破成縫理論??（１）傳統(tǒng)應(yīng)力波作用理論??Ｗ．Ｉ．Ｄｕｖａｌｌ與Ｒ．Ｓ．Ｐａｉｎｅ等人認(rèn)為，炮孔間貫穿裂縫的形成是由相鄰雙炮孔內(nèi)裝藥激??起的應(yīng)力波沿炮孔徑向傳播并在炮孔連心線中點(diǎn)與連心線垂直的面上產(chǎn)生切向拉應(yīng)力??疊加引起的［２７＞，如圖１中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）所示：（ａ）中假設(shè)孔ＩＩ內(nèi)未裝藥，孔Ｉ內(nèi)炸藥爆炸??后應(yīng)力波沿孔徑成發(fā)散狀向外傳播，在應(yīng)力波作用下的巖石受到徑向壓縮和切向拉伸，??（ｂ）同理，（ｃ）為雙炮孔同時(shí)裝藥起爆后生成的應(yīng)力波沿雙孔連線相向傳播并在連線中點(diǎn)匯??聚的情況，此處拉壓應(yīng)力均達(dá)到最大值，當(dāng)拉伸應(yīng)力達(dá)到巖石容許應(yīng)力時(shí)，巖石便產(chǎn)生??裂縫�，F(xiàn)將（ａ）、（ｂ）兩種情況進(jìn)行疊加可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩孔應(yīng)力波沿與雙孔連線呈一定角度相??遇時(shí)，應(yīng)力互相抵消。此理論認(rèn)為當(dāng)相鄰兩炮孔嚴(yán)格同時(shí)起爆時(shí)，裂縫最初是在兩炮孔??中間產(chǎn)生。??

圖３壓縮波在自由端的反射??Ｆｉｇ．３?Ｔｈｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｗａｖｅ?ａｔ?ｆｒｅｅ?ｅｎｄ??現(xiàn)在討論彈性波傳至巖石自由端。設(shè)在圖３所示的直桿ＡＢ中有一幅值為－Ｃ７。的右??行壓縮波以Ｃ。的速度傳播，傳至Ｂ端時(shí)，為滿足自由邊界應(yīng)力為０的條件，會(huì)反射一大??小相同速度相反的左行拉伸波與右行壓縮波在Ｂ點(diǎn)相遇，如圖３?（ｂ）所示，根據(jù)式Ｐ－１６），??可得自由端處??ａ?＝?＋?ａ２?＝?－ｃｒ〇?＋ａ０?＝０?（２－１７）??ｕ?＝?ｕｌ＋ｕ１＝?－（－〇■〇?／?ｐ０ｃ０?）?＋?〇？〇／?ｐ〇ｃ〇?＝?２ｕ０?（２－１８）??同理，當(dāng)上述右行波為幅值為＋?（Ｔ。的拉伸波時(shí)，則自由端處會(huì)反射一左行壓縮波。??２．３炸藥在無限巖石中爆炸破壞區(qū)域??如果球形裝藥的最小抵抗線Ｆ大于該藥量下的臨界抵抗線％，則起爆炸藥后，炸??藥的破壞作用只發(fā)生在巖體內(nèi)部，而在自由面上不會(huì)出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，該種情況相當(dāng)于裝??藥在無限介質(zhì)中爆破，這種作用稱為炸藥的內(nèi)部作用。??當(dāng)裝藥只發(fā)生內(nèi)部作用時(shí)，爆炸作用區(qū)隨著與裝藥中心距離的增大可以分為壓碎??區(qū)、裂隙區(qū)和震動(dòng)區(qū)

藥在無限介質(zhì)中爆破，這種作用稱為炸藥的內(nèi)部作用。??當(dāng)裝藥只發(fā)生內(nèi)部作用時(shí)，爆炸作用區(qū)隨著與裝藥中心距離的增大可以分為壓碎??區(qū)、裂隙區(qū)和震動(dòng)區(qū)，如圖４所示。??－１２－??
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本文編號(hào)：2838457