岩体节理裂隙对爆破作用的影响研究

摘要

本课题是为解决珠海连湾山采石场开采初期中产生的难题——大块、根底偏多等问题而提出的。由于矿区地质构造复杂，节理裂隙发育，爆破的块度组成难以达到理想的效果。因此能否有效地降低大块率，提高矿山经济效益，已成为连湾山采石场开采中亟待解决的问题。大量试验表明，岩体中大量节理裂隙的存在是导致大块率高的根本原因，为此，本文对岩体节理裂隙对爆破作用影响进行了深入的研究。 本文以节理岩体为研究对象，以现有节理岩体爆破理论为基础，以节理岩体爆破现场试验和数值模拟计算为依据，采用理论与试验相结合的方法，深入研究节理裂隙对爆炸应力波传播以及岩石破碎的影响；从基本理论出发，定量分析描述了节理岩体的结构特征，通过神经网络建立节理岩体质量综合评价指标体系；在此基础上，基于LS—DYNA程序原理及其框架，用动态有限元方法进行了节理岩体爆破过程数值模拟，量化了节理岩体在爆炸荷载作用下不同时刻的应力场，实现了节理岩体爆破过程的可视化。 运用超声波检测仪，就爆破对永久边坡完整性的影响进行了试验研究，分析了节理岩体中的爆炸应力波的传播规律和爆破前后岩体损伤状况。试验分析结果与数值模拟结果相吻合。 工业试验方面，对影响连湾山采石场爆破大块率的因数进行分析，对降低大块率提出一些措施，根据理论公式和经验公式进行了参数设计，并进行了工业对比试验。对试验参数与目前采用参数的爆破效果进行了比较，并就设计参数进行了检验和补充，取得了较好的爆破效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1问题的提出

1.2论文研究目的

1.3节理岩体爆破研究现状

1.3.1节理岩体爆破的理论研究现状

1.3.2节理岩体爆破的试验研究现状

1.4本文主要研究内容及方法

第2章节理岩体结构特征定量描述

2.1引言

2.2节理组数和产状的概率模型

2.3节理面间距和节理密度的概率模型

2.4节理迹长的概率模型

2.5节理岩体的组构张量

2.6节理岩体结构分类

2.7本章小结

第3章基于人工神经网络的节理岩体质量综合评价指标体系研究

3.1引言

3.2基于人工神经网络的模型建立

3.2.1输入输出神经元的选择

3.2.2模型的构建

3.2.3网络参数的选取

3.3基于人工神经网络的节理岩体质量综合评价指标体系的应用

3.3.1工程地质岩组

3.3.2岩体完整性

3.3.3赋存环境

3.3.4节理岩体质量综合评价指标体系

3.4本章小结

第4章基于LS-DYNA的节理岩体爆破数值模拟研究

4.1引言

4.2有限元模型的建立

4.2.1单元类型选取

4.2.2材料模型选取

4.2.3岩石屈服条件

4.2.4网格划分

4.2.5加载与边界设定

4.2.6模拟结果及分析

4.3本章小结

第5章爆破对永久边坡完整性影响的试验研究

5.1引言

5.2节理裂隙岩体声波速度测试

5.2.1测试仪器选择及测试原理

5.2.2数据采集

5.2.3测试结果分析

5.3岩体节理裂隙对爆炸应力波的阻隔作用试验

5.3.1测试地点的岩体性质与声波测试炮孔布置

5.3.2爆破前后声波测试结果

5.3.3测试结果分析

5.4本章小结

第6章现场爆破参数优化及工业试验研究

6.1引言

6.2造成节理岩体爆破大块率的因素分析

6.3降低节理岩体爆破大块率的措施

6.3.1炸药单耗

6.3.2底盘抵抗线及排拒

6.3.3孔距

6.3.4堵塞长度及超钻深度

6.3.5布孔和起爆顺序

6.3.6微差时间

6.3.7爆破效果及参数设计小结

6.4工业对比试验

6.4.1试验方法

6.4.2爆破效果对比

6.5本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

硕士研究生在学期间公开发表的学术论文