单自由面条件下延长药包爆破作用及数值模拟

摘要

单自由面条件下延长药包的爆破是实际工程中常见的一类重要的爆破,它是井巷、隧道掘进爆破中影响掘进速度和施工成本的关键,因而成为众多专家研究的课题,但对单自由面爆破的物理过程系统深入的认识尚远远不够.该文通过对单自由面条件下延长药包的爆破机理深入的研究,结合应力波理论模型得出单自由面条件下延长药包的有效应力场、压力场、爆腔运动及爆破漏斗的理论计算公式.应用LS-DYNA程序的强大计算功能对单自由面条件下延长药包的爆破过程进行了数值模拟,分析了不同炮孔半径、装药长度的条件下爆炸应力波的产生、传播及岩石的破碎过程.模拟结果同理论计算结果相比较得出了一些有益结论,对同类爆破工程具有一定的参考价值.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1论文的目的和意义

1.2单自由面爆破理论研究现状

1.3单自由面数值模拟研究现状

1.4应力波理论模型的发展

1.5本文主要研究内容和目的

第二章岩石爆破机理分析

2.1应力波对岩体的作用

2.1.1冲击波作用区岩体的破碎机理

2.1.2应力波作用区岩体的破碎机理

2.2延长药包爆破破岩过程

2.2.1无限介质中爆炸破坏过程

2.2.2自由面存在时爆破破坏过程

2.3单自由面条件下爆破破坏过程

2.3.1应力波的外部破坏作用

2.3.2爆生气体对裂隙的扩展作用及抛掷作用

2.4条形药包起爆位置对爆破作用的影响

2.5单自由面下条件下延长药包爆破漏斗

2.6 小结

第三章单自由面条件下条形药包应力波的衰减

3.1岩石爆破分形损伤动态本构模型

3.2固体在冲击载荷作用下的力学特性分析

3.3条形药包爆破冲击波的形成

3.3.1条形药包波阵面数学特征

3.3.2爆破载荷作用下波动力学分析

3.4条形药包爆破冲击波作用区域的理论计算

3.4.1扩腔半径的形成

3.4.2压碎圈半径

3.5弹牲介质中爆破应力波理论衰减方程

3.5.1波阵面质量守恒条件和动量守恒条件

3.5.2 理想弹性介质动态本构关系

3.5.3径向应力衰减

3.6矿岩中条形药包爆破应力波衰减方程

3.6.1径向应力衰减指数经验公式分析

3.6.2条形药包爆破应力波特征分析

3.6.3条形药包径向应力波衰减方程

3.6.4爆破参数理论计算公式

3.7实验验证

3.8结论

第四章单自由面垂直炮孔的数值模拟

4.1爆破模拟的基本步骤

4.2动力学有限元计算方法介绍

4.3有限元模型的建立及参数的确定

4.4模拟结果

第五章结论

参考文献

致 谢