文摘

寻求法律的双孔贯通裂缝的锥形装药能帮助揭示定向控制爆破的岩石破坏机理。使用LS-DYNA数值模拟分析、动态力学行为double-hole裂缝发展和double-hole裂缝渗透在椭圆双相上下一样粗的电荷ω3爆破和普通爆破进行了比较和研究。结果表明,很难形成一条直线穿过双洞下普通爆破,而容易导致over-under-excavation问题。椭圆双相上下一样粗的电荷ω3的爆破定向裂缝的形成有显著影响。裂缝渗透沿中心线连接的两个洞。主裂纹扩展形成拉伸断裂模式,和爆炸气体的连续裂纹增长的重要推动力量。减少裂缝产生的椭圆双相上下一样粗的电荷ω3爆破nonenergy-accumulating方向,可以有效地减少保留岩体的损伤。

1。介绍

电荷的定向断裂控制爆破的炸药本身的结构变化和利用能量的收集效果腔形成一股爆炸性的产品具有高速度和压力爆破后,直接作用于炮眼的墙壁,使岩石裂纹并扩展优先方向集中能量,然后实现了定向断裂爆破的目的。近年来,国内外学者进行了相关的理论研究、实验研究和数值模拟分析定向断裂控制爆破技术。曹et al。1]研究了导向孔的位置和裂纹扩展的启动延时控制和分析应用断裂能量和裂纹扩展之间的关系。杨和王et al。2- - - - - -5]探索不同切削角的影响,深度,和其他因素对爆破裂纹扩展通过使用数字激光动态焦散线测试系统,和具体的测试进行了裂缝的扩展和渗透机制。悦et al。6- - - - - -10]分析了不同间隔的影响洞爆炸加载对裂纹扩展的动态焦散线测试和数值模拟,这表明主要爆破裂纹的增长速度,动态应力强度因子的峰值,和裂纹的应力峰值会议区域所有依赖于炮眼间距。当孔之间的距离小,峰值大,这有利于裂缝的方向扩张。Zhang et al。11]研究了影响材料的切管和分离系数通过砂浆模型试验裂纹扩展。他等人开发了一种新材料不断抵抗和大变形的螺栓在深部岩体12)和发达的技术和设备能量屋顶岩体切割深,取得了精确控制爆破裂纹扩展和确保巷道周围的成型质量13,14]。罗等。15,16)根据爆炸力学和断裂力学研究了裂纹萌生和扩展的机制形成电荷的定向断裂控制爆破岩楔式衬垫。郭et al。17- - - - - -19]分析了深的动态影响hole-shaped爆破和认为深hole-shaped负责爆破的锥形装药效果显著改变了爆炸应力波的传播特性和岩体的力学性能。吴et al。20.- - - - - -23)的影响因素进行了初步研究椭圆双相的形成线形电荷喷气和初始裂纹形成的机理。

然而,单孔爆破应力波传播和裂缝发展和double-hole锥形装药爆破的爆破是不同的。到目前为止,很少有研究的应力波传播和裂缝发展规律围岩double-hole爆破的能量。因此,本文结合理论分析和数值模拟研究的应力波传播和裂缝发展规律double-hole爆破基于椭圆双相上下一样粗的电荷ω3爆破技术,同时相比普通爆破。结果是具有重要意义的研究和应用技术。

2。应力波传播和裂纹锥形装药爆破的机理

2.1。分析锥形装药爆破裂纹发展的机制

椭圆双相上下一样粗的爆破技术充分利用ω3的拉伸断裂特征岩石。通过PVC锥形装药管和炸药的结合,形成的切向拉应力方向集中能量爆炸后,和爆轰压力转化为对围岩拉伸作用,形成有效的集中能源方向的定向预裂。与此同时,由于缓冲效果的PVC管nonconcentrated能源方向,岩石的破坏在爆破孔壁nonconcentrated能源方向是可以避免的。椭圆双相上下一样粗的电荷ω3爆破的原理和锥形装药的原理图如图所示1。

2.2。双重Hole-Shaped负责爆破的断裂机理

在continuous-hole-shaped爆破,两个相邻爆炸洞同时引爆,爆炸应力波传播的中点线连接爆破孔和描线的中点爆炸的两个洞。由于一定的能量损失在波的传播和爆炸性气体的岩石上,当拉应力连接线的每一点的集中能源方向相邻爆炸洞大于或等于岩石的抗拉强度,邻近爆破孔之间的裂缝可以连接(24]。椭圆双相上下一样粗的电荷ω3爆破的力学模型如图连续洞2。

如图2continuous-hole-shaped负责爆破期间,爆炸性气体进入集中能源方向的两个爆破孔,分别扩张和挤压。然而,应力叠加表面会生成的垂直线集中能源方向的中点线两个爆破孔的应力波传播的过程。虽然有能量损失在应力波传播的过程中,根据波的叠加原理,2倍的拉伸应力在压力叠加生成表面,可适当增加爆炸两个洞之间的距离。

3所示。验证的数值解

3.1。数值模型

LS-DYNA被用来进行数值模拟分析。LS-DYNA中的爆炸材料模型被MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN特征,并采用JWL方程描述压强和体积之间的关系炸药的爆炸之后。 在哪里的压力,A, B,ω,R₁,R₂状态方程的基本参数,是产品的相对体积爆炸,E最初的内部爆炸能量密度的产品。爆炸的性质和JWL状态方程如表所示1。

锥形装药盖的机械参数如表所示2。

HJC本构模型被用于岩石材料。MAT_ADD_EROSION破坏准则是用来确定每个元素的破坏条件的模拟裂缝发展(25]。模型中岩石的力学参数如表所示3,定义的最大主应力岩石的失败是分析裂缝发展。

3.2。爆炸试验PMMA

PMMA通常是作为一个理想的实验材料研究爆破载荷作用下裂纹萌生过程。其断裂力学行为类似于脆性岩石的26,27]。切(28)进行了实验研究与甲基丙烯酸锥形装药的爆破试验。锥形装药的封面是PVC硬塑料管,内直径0.5厘米。锥形装药盖厚度是0.1厘米。爆破孔的直径是1.2厘米,如图3。

3.3。对比仿真结果和实验结果

通过建立数值分析模型和实验相同,数值模拟和实验的结果如图所示4。数值模拟结果完全复制测试过程,裂缝发展基本上是符合测试结果在80μ年代和600μ年代,岩石裂缝的最终分布规律与试验结果是一致的。得出结论,LS-DYNA可以有效地模拟裂纹发展过程锥形装药爆破岩石的过程。

4所示。椭圆双相上下一样粗的电荷爆破ω3的数值模型

4.1。数值计算的几何模型

double-hole普通爆破的计算模型和椭圆双线性锥形装药爆破孔直径90毫米的建立,分别如图5和6。电荷两个模型的质量是平等的,能量收集管是由PVC材料,外壳的能量收集管的厚度是2毫米,衬层的厚度为1.4毫米,和锥形装药槽的角度是70度。岩体意味着拉格朗日单位和其他各种材料意味着流固耦合算法。Nonreflecting边界条件应用在模型。测点布置如图5和6。其中,A1测点的中心模型,测量每两个相邻点之间的距离是相等的。

4.2。爆破裂纹发展

在普通爆破,引爆炸药引爆后,产品是随机散布在炮眼。在锥形装药爆破炸药引爆后,锥形装药的爆轰波作用于覆盖巨大的压力形成一个锥形装药射流与高温、高压、高能量,射流作用于岩石形成指导裂缝。30岁时μ年代,裂缝发展在多个方向不规则普通爆破,如图7,锥形装药爆破主要沿着集中能源发展方向,如图8。

在190μ年代,普通爆破形成的两个裂纹突破,如图9。在228μ年代,两个锥形装药爆破的主要裂缝形成突破,如图10。一般来说,有更多的多向普通爆破产生的裂缝,裂缝两个洞并不是连接到两个孔中心线,这很容易导致over-under-excavation问题。有更少的锥形装药爆破产生的裂缝。这两个孔中心线裂纹连接到两个洞,和裂纹定向开发效果好。

4.3。比较分析的有效应力测量分

每个测点的有效应力峰值的锥形装药爆破和普通爆破数据所示11和12。有效应力峰值的A1-A5爆破孔的中心线连接基本上是一样B1-B5爆破孔的右边。有效应力是最大的峰值在爆破孔的墙壁,和远离爆炸的中心孔,有效应力峰值越小。结果表明,有效应力峰值井壁的锥形装药爆破比普通爆破,这有利于发展的初始裂缝方向集中能量。在爆破孔中心线的垂直方向,测量的有效应力峰值点的普通爆破总是比锥形装药爆破,这表明,锥形装药爆破可以降低岩石的损伤nonconcentrated能源的方向发展。后期的裂缝发展爆破的影响主要取决于爆破气体。

5。结论

(1)在普通爆破,多向随机裂缝形成,和双孔很难形成一条直线,这很容易导致塌方和施工的问题。(2)椭圆双线性锥形装药的爆破能有效形成定向裂缝。爆破的主要裂缝主要发育在拉伸断裂模式,爆炸性气体是连续的裂纹增长的重要推动力量。(3)椭圆双相上下一样粗的电荷ω3爆破能有效减少保留岩体的损伤。裂缝渗透率进行了沿中心线连接的两个洞,和影响是显著的。

数据可用性

数据支持这项研究的结果可以要求获得相应的作者。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

确认

作者想表达感谢金融支持从中国的国家自然科学基金(51678164),广西自然科学基金项目(2018 gxnsfda138009),广西科技计划项目(AD18126011)的GDHVPS(2019),和广州城市建设的主要工程学院(2020 zzk01)。