發(fā)布時間：2022-09-17 21:44

　　隨著地下開采不斷向深度發(fā)展,較高的初始地應(yīng)力和爆破動力疊加產(chǎn)生了較高的應(yīng)力環(huán)境,在這種環(huán)境下出現(xiàn)了圍巖壓力加劇、巖爆頻發(fā)、工程頻繁失穩(wěn)、圍巖分區(qū)破裂的問題。同時,巷道作為地下工程的重要組成部分,其安全穩(wěn)定在礦山生產(chǎn)中至關(guān)重要。在這一背景下,如何進行地下巷道的損傷范圍控制,如何對巷道進行合理科學的支護成為地下工程研究的重要課題,本文以福建省紫金山金銅礦為例,采用理論分析、數(shù)值模擬和室外試驗的方法對深部巷道在爆破影響下的損傷機理及影響范圍進行研究,主要研究內(nèi)容及成果如下:在理論研究方面,首先對當前的損傷理論成果進行分析,選取了KUS損傷理論模型作為基本損傷模型;對高應(yīng)力下巖體的斷裂損傷演化機理進行了研究,獲得了損傷的裂紋分布理論模型;對裂紋在爆破荷載和地應(yīng)力形成的動靜耦合環(huán)境中的斷裂機理進行了研究,提出了裂紋斷裂的廣義模型;通過流體力學原理和斷裂力學原理分別研究了巖體爆破的應(yīng)力分布情況和振動速度與應(yīng)力的關(guān)系模型;以巖體的聲速判據(jù)為基礎(chǔ)獲得了巖體的損傷閾值,獲得了巷道的損傷范圍計算模型并最終確定了發(fā)生損傷的臨界爆破荷載和臨界振動速度。在數(shù)值模擬方面,按照與生產(chǎn)現(xiàn)場]:1的比例建立了地下采場爆... 

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 深部定義的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 巖體損傷定義的研究現(xiàn)狀
            1.2.2.1 按照巖體承載面積定義
            1.2.2.2 按照巖體彈性模量定義
            1.2.2.3 損傷的演化方程
        1.2.3 巖石爆破機理的研究現(xiàn)狀
            1.2.3.1 彈性理論模型
            1.2.3.2 斷裂理論模型
            1.2.3.3 損傷理論模型
        1.2.4 爆破損傷安全判據(jù)的研究現(xiàn)狀
            1.2.4.1 聲波速度變化判據(jù)
            1.2.4.2 質(zhì)點振動速度判據(jù)
            1.2.4.3 薩道夫斯基安全判據(jù)
        1.2.5 深部巖體爆破的研究現(xiàn)狀
            1.2.5.1 理論研究方面
            1.2.5.2 現(xiàn)場試驗方面
            1.2.5.3 數(shù)值模擬方面
    1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容和目標
        1.3.2 擬解決問題
        1.3.3 研究路線
            1.3.3.1 理論研究方面
            1.3.3.2 現(xiàn)場試驗方面
            1.3.3.3 數(shù)值模擬方面
    1.4 創(chuàng)新點
第二章 爆破作用下深部巖體的斷裂損傷機制
    2.1 引言
    2.2 巖體的斷裂損傷演化機理
    2.3 巖體斷裂機理研究
        2.3.1 耦合應(yīng)力強度因子的計算
        2.3.2 拉剪型斷裂
            2.3.2.1 拉剪斷裂分析
            2.3.2.2 拉剪型擴展分析
        2.3.3 壓剪型斷裂
            2.3.3.1 壓剪斷裂分析
            2.3.3.2 壓剪型擴展分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 深部巷道損傷范圍的研究
    3.1 引言
    3.2 損傷閾值的確定
    3.3 臨界裂紋平均半徑的確定
        3.3.1 礦山地質(zhì)情況和爆破參數(shù)
        3.3.2 臨界裂紋平均半徑的計算
    3.4 巖體爆破的動力響應(yīng)規(guī)律
        3.4.1 爆破應(yīng)力分布規(guī)律
        3.4.2 振動速度與爆破應(yīng)力關(guān)系模型
    3.5 損傷范圍的計算模型
    3.6 損傷范圍的確定
    3.7 損傷的振動速度判據(jù)
    3.8 本章小結(jié)
第四章 采場爆破的現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬
    4.1 爆破振動的現(xiàn)場監(jiān)測
        4.1.1 測試原理及測試儀器選擇
            4.1.1.1 振動測試原理
            4.1.1.2 測試儀器選擇
        4.1.2 礦山地下開采方案
        4.1.3 監(jiān)測方法及測量結(jié)果
    4.2 采場爆破的數(shù)值模擬
        4.2.1 基本算法原理
            4.2.1.1 坐標描述
            4.2.1.2 質(zhì)量方程
            4.2.1.3 動量方程
            4.2.1.4 能量方程
            4.2.1.5 邊界條件
        4.2.2 本構(gòu)模型選取及設(shè)定
            4.2.2.1 基本算法的選取
            4.2.2.2 巖體模型
            4.2.2.3 炸藥模型
            4.2.2.4 邊界條件
        4.2.3 計算模型建立
            4.2.3.1 幾何模型
            4.2.3.2 網(wǎng)格劃分
            4.2.3.3 監(jiān)測點設(shè)定
        4.2.4 模擬合理性評估
            4.2.4.1 模擬結(jié)果與理論計算對比
            4.2.4.2 模擬結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測對比
        4.2.5 模擬結(jié)果分析
            4.2.5.1 圍巖損傷范圍
            4.2.5.2 巷道輪廓面的應(yīng)力分布情況
            4.2.5.3 巷道損傷范圍
            4.2.5.4 振動與應(yīng)力的關(guān)系模型
            4.2.5.5 損傷的振動速度判據(jù)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 爆破荷載下的巷道模型試驗
    5.1 引言
    5.2 模型試驗設(shè)計原理
        5.2.1 相似基本原理
            5.2.1.1 相似第一定理
            5.2.1.2 相似第二定律
            5.2.1.3 相似第三定律
        5.2.2 爆破相似參數(shù)
            5.2.2.1 幾何參數(shù)相似
            5.2.2.2 材料參數(shù)相似
            5.2.2.3 動力參數(shù)相似
    5.3 試驗監(jiān)測系統(tǒng)
        5.3.1 試驗儀器選擇
        5.3.2 應(yīng)力檢測原理
        5.3.3 應(yīng)力分析原理
    5.4 模型試驗方案設(shè)計
        5.4.1 模型尺寸及巷道設(shè)置
        5.4.2 測試點布置
    5.5 模型制作
        5.5.1 應(yīng)變磚制作
        5.5.2 巷道模型制作
        5.5.3 混凝土模型澆筑
    5.6 試驗結(jié)果分析
        5.6.1 振動與應(yīng)力關(guān)系模型
        5.6.2 損傷范圍計算模型的驗證
        5.6.3 巷道圍巖應(yīng)力分布
    5.7 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡介
在讀期間已發(fā)表和錄用的論文
在讀期間參與的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]共線雙裂紋應(yīng)力強度因子計算方法[J]. 陳景杰,范新帥,黃一.  華中科技大學學報(自然科學版). 2017(04)
[2]加卸載條件下石英巖蠕變–滲流耦合規(guī)律試驗研究[J]. 江宗斌,姜諳男,李宏,王善勇.  巖土工程學報. 2017(10)
[3]《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）已發(fā)布[J]. 宋文峰,何平成.  工程爆破. 2015(01)
[4]爆破作用下凍結(jié)巖壁損傷評價的模型試驗研究[J]. 單仁亮,宋立偉,白瑤,宋永威,李仲力,魏龍飛,曹建洋.  巖石力學與工程學報. 2014(10)
[5]地應(yīng)力影響下隧洞邊墻的爆破振動安全[J]. 朱俊,楊建華,盧文波,陳明,嚴鵬.  爆炸與沖擊. 2014(02)
[6]孔間不同毫秒延時對爆破振動影響的數(shù)值模擬[J]. 李順波,楊軍.  煤炭學報. 2013(S2)
[7]復(fù)式楔形深孔掏槽爆破研究[J]. 楊國梁,姜琳琳,楊仁樹.  中國礦業(yè)大學學報. 2013(05)
[8]不同地應(yīng)力條件下雙孔爆破的數(shù)值模擬[J]. 白羽,朱萬成,魏晨慧,魏炯.  巖土力學. 2013(S1)
[9]初始壓應(yīng)力場對爆生裂紋行為演化效應(yīng)的實驗研究[J]. 楊立云,楊仁樹,許鵬,宋永威.  煤炭學報. 2013(03)
[10]滲透水壓作用下類巖石材料張開型裂紋啟裂特性研究[J]. 李夕兵,賀顯群,陳紅江.  巖石力學與工程學報. 2012(07)

博士論文
[1]煤礦爆破地震效應(yīng)對巷道穩(wěn)定性影響及控制研究[D]. 汪海波.安徽理工大學 2013
[2]爆炸荷載作用下巖體損傷特征及安全閾值研究[D]. 夏祥.中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所） 2006

碩士論文
[1]動靜載荷耦合作用下的巷道圍巖損傷特征研究[D]. 潘城.安徽理工大學 2016
[2]高應(yīng)力巖體爆破作用效果的數(shù)值模擬[D]. 李瑩.東北大學 2013
[3]高應(yīng)力巷道圍巖損傷研究[D]. 許愛平.武漢理工大學 2013
[4]云南某露天礦東采區(qū)邊坡巖體力學參數(shù)取值研究[D]. 楊澤.昆明理工大學 2010
[5]爆破荷載下隧道圍巖的損傷分析[D]. 劉禮標.重慶交通大學 2009
[6]爆炸載荷作用下裂隙巖體的損傷特性研究[D]. 莊新爐.安徽理工大學 2005



本文編號：3679992