定向斷裂控制爆破理論與實踐

目錄
前言
第1章 緒論
1.1 定向斷裂爆破技術(shù)分類 2
1.2 定向斷裂控制爆破技術(shù)研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 切槽孔定向斷裂爆破 3
1.2.2 聚能藥包定向斷裂爆破 4
1.2.3 切縫藥包定向斷裂爆破 6
1.3 定向斷裂爆破技術(shù)的發(fā)展趨勢 8
第2章 切縫藥包爆破基本原理 10
2.1 炸藥爆炸及其破巖理論 10
2.1.1 炸藥爆炸的基本特征 10
2.1.2 爆轟波傳播的基本理論 12
2.1.3 爆破作用下巖石破壞理論 14
2.2 切縫藥包爆破理論 19
2.2.1 炸藥起爆至初始沖擊波階段 20
2.2.2 初始裂紋形成階段 22
2.2.3 裂紋擴展階段 24
第3章 切縫藥包爆轟波動態(tài)演化機理 26
3.1 切縫藥包爆轟波動高速紋影實驗 26
3.1.1 高速紋影測試原理 26
3.1.2 切縫藥包爆轟波動實驗系統(tǒng) 30
3.2 高速紋影實驗結(jié)果與分析 31
3.2.1 雙縫/耦合藥包爆轟過程 31
3.2.2 雙縫/不耦合藥包爆轟過程 35
3.2.3 單縫/耦合藥包爆轟過程 37
3.2.4 單縫/不耦合藥包爆轟過程 40
3.3 切縫藥包爆轟波動數(shù)值模擬 41
3.3.1 數(shù)值計算方法簡介 41
3.3.2 數(shù)值計算模型 48
3.3.3 自由場爆炸潑的傳播 49
3.3.4 不耦合裝藥爆轟波動模擬 53
3.3.5 切縫管材質(zhì)對爆轟波動的影響 58
3.3.6 裝藥密度對爆轟波動的影響 59
3.3.7 SPH法對爆生氣體產(chǎn)物的追蹤模擬 60
第4章 爆炸加載下切縫管的動力學響應 63
4.1 爆炸動力學數(shù)值計算基礎 63
4.1.1 非線性動力有限元控制方程 63
4.1.2 計算動力學程序 66
4.1.3 材料的幾種本構(gòu)關(guān)系描述 69
4.2 切縫管的動力學模擬 72
4.2.1 爆炸后切是管壓力變化 72
4.2.2 切縫管本構(gòu)模型的影響 76
4.2.3 炸藥的爆速對切縫管結(jié)構(gòu)的影響 79
4.2.4 切縫管動力學響應分析 80
4.3 切縫管強動載下唯象分析 81
第5章 切縫藥包爆炸參量的時空分布規(guī)律 82
5.1 炸藥水下爆炸理論基礎 82
5.2 水下爆炸測試系統(tǒng) 85
5.2.1 爆炸水池 85
5.2.2 傳感器固定裝置的設計 86
5.2.3 傳感器標定 87
5.2.4 爆炸波信號傳輸采集系統(tǒng) 90
5.2.5 藥包結(jié)構(gòu)設計與制作 91
5.3 日切縫藥包水下爆炸實驗 92
5.3.1 兩點同步測試切縫藥包爆炸邊形 92
5.3.2 切縫藥包水下爆炸波動參數(shù)分析 93
5.4 切縫藥包爆炸波信號譜特征 96
5.4.1 爆炸波信號處理方法簡介 96
5.4.2 切縫藥包爆炸沖擊波信號分析結(jié)果 97
5.4.3 切縫藥包氣泡波信號分析結(jié)果 104
第6章 切縫藥包爆破裂紋形成影響因素 105
6.1 徑向不耦合裝藥系數(shù)影響 105
6.1.1 有限元模型 105
6.1.2 初始裂紋形成過程模擬 106
6.1.3 爆生氣體尖端壓力峰值 109
6.2 切縫寬度影響因素 110
6.2.1 數(shù)值計算模型 110
6.2.2 初始裂紋形成模擬 111
6.2.3 切縫處壓力峰值 113
6.3 軸向不耦合裝藥系數(shù)影響 116
6.3.1 數(shù)值計算模型 116
6.3.2 有效應力場分布模擬 117
6.3.3 炮孔周圍有效應力的衰減 123
6.4 大孔徑切縫藥包爆破模擬 136
6.4.1 孔徑90mm 切縫藥包爆破模擬 136
6.4.2 孔徑25mm 切縫藥包爆破模擬 142
第7章 切縫藥包爆破的應變及損傷規(guī)律 148
7.1 模型試驗測試系統(tǒng) 148
7.1.1 超動態(tài)應變測試系統(tǒng) 148
7.1.2 高速攝影測試系統(tǒng) 151
7.2 模型試塊的制作與靜力學性能測試 152
7.2.1 試塊模型的制作 152
7.2.2 標準混凝土模型靜力學性能 153
7.3 徑向不耦合裝藥模型試驗 155
7.3.1 試驗模型 156
7.3.2 試驗結(jié)果分析 157
7.4 軸向不耦合裝藥模型試驗 159
7.4.1 軸向間隔裝藥爆破 159
7.4.2 試驗模型 162
7.4.3 試驗爆破結(jié)果 162
7.4.4 應變測試結(jié)果分析 164
7.4.5 高速攝影測試結(jié)果分析 171
7.5 切縫藥包爆破巖石損傷的超聲測試 179
7.5.1 巖體聲波傳播與巖體損傷的關(guān)系 179
7.5.2 巖體特點對聲波傳播速度的影響 180
7.5.3 巖體損傷判定標準 182
7.5.4 切縫藥包爆破水泥試塊的超聲測試試驗 182
7.6 切縫藥包爆炸動、靜作用分離試驗 191
7.6.1 試驗模型 191
7.6.2 試驗方案 192
7.6.3 超動態(tài)應變測試結(jié)果 193
7.6.4切縫藥包爆破動、靜作用對比 197
7.6.5 普通裝藥爆破動、靜作用對比 200
7.6.6 應變波的時頻分析 202
第8章 切縫藥包爆破動態(tài)裂紋擴展規(guī)律 209
8.1 試驗系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理 209
8.1.1 爆炸加載數(shù)字激光動焦散試驗系統(tǒng) 209
8.1.2 動態(tài)斷裂參數(shù)確定 211
8.1.3 試驗誤差分析 213
8.2 單孔爆破有機玻璃板試驗 215
8.2.1 試驗描述 215
8.2.2 不耦合苯藥爆破 216
8.2.3 爆生裂紋的動態(tài)斷裂效應 218
8.3 雙孔爆破有機玻璃板試驗 222
8.3.1 試驗描述 222
8.3.2 試驗結(jié)果及分析 223
8.4 切槽對孔間裂紋貫穿的影響 228
8.4.1 試驗模型 228
8.4.2 貫穿裂紋擴展路徑對比 229
8.4.3 貫穿裂紋擴展的動態(tài)行為 231
8.5 切縫藥包爆破三維有機玻璃磚試驗 234
8.5.1 試驗模型 234
8.5.2 玻璃磚爆破裂紋擴展 236
8.5.3 裂紋速度、加速度及角度 238
第9章 切縫藥包掏槽爆破 246
9.1 切縫藥包掏槽爆破理念 246
9.2 雙炮孔切縫藥包爆破數(shù)值模擬 247
9.2.1 有限元模型 247
9.2.2 應力波傳播過程 248
9.2.3 切縫方向X應力 251
9.3 切縫藥包矩形掏槽爆破模擬 253
9.3.1 有限元模型 253
9.3.2 應力波傳播過程 253
9.3.3 切縫連線處有效應力 255
9.3.4 裂紋形成過程 256
9.4 切縫藥包三角形掏槽爆破模擬 257
9.4.1 有限元模型 257
9.4.2 應力波傳播過程 258
9.4.3 切縫連線處有效應力 259
9.4.4 裂紋形成過程 260
9.5 切縫藥包掏槽爆破應用 261
第10章 切縫藥包定向斷裂控制爆破工業(yè)應用 262
10.1 煤礦井下巖石巷道光面爆破 262
10.1.1 工程概況 262
10.1.2 試驗方案 264
10.1.3 爆破近區(qū)圍巖損傷演化規(guī)律 267
10.1 4 爆破中遠區(qū)圍巖的累積損傷效應 273
10.1.5 切縫藥包控制圍巖損傷的探討 289
10.2 青島地鐵隧道預裂爆破 290
10.2.1 工程概況 290
10.2.2 試驗方案 291
10.2.3 結(jié)果分析 293
10.2.4 切縫藥包在城市地鐵中應用的探討 303
10.3 煤礦立井周邊預裂爆破 303
10.3.1 工程概況 303
10.3.2 測試原理 305
10.3.3 試驗方法 307
10.3.4 試驗結(jié)果分析 309
10.4 京護商鐵露天邊坡預裂爆破 314
10.4.1 工程概況 315
10.4.2 試驗方案 315
10.4.3 邊坡平整度比較分析 316
10.4.4 巖石破碎塊度比較分析 316
10.5 德興銅礦高陡邊坡預裂爆破 317
10.5.1 工程概況 317
10.5.2 四孔爆破試驗 317
10.5.3 邊坡整體開挖現(xiàn)場應用效果 318
10.5.4 切縫管軸向間隔裝藥爆破降振試驗 319
參考文獻 322