含交叉节理岩体爆炸应力波衰减规律研究

摘要

在岩土开挖过程中，爆破施工是最为常用的方法，其具有成本低，速度快，操作简单等特点。但是由于岩体的复杂特性，爆炸的效果往往难以控制，特别是在存在节理的岩体中，爆炸应力波的传播因节理的存在而发生复杂的变化，会伴随有能量的聚集、叠加等现象，从而导致爆破效果难以达到预期目的。本文在深入了解国内外相关研究现状的基础上，研究爆炸应力波在含有交叉节理岩体中的传播规律。借助PFC2D离散元软件，通过室内动力冲击试验试验和模拟实验反演算获取岩体的细观力学参数，在此基础上建立了集中药包作用下无节理岩体的爆破模型，得到应力波在无节理岩体传播过程中的衰减规律并与理论值进行了对比。在验证模型适应性的基础上，建立了交叉节理岩体的爆破模型，在爆炸模拟的过程中，对不同关键点处的应力峰值进行了分析，研究了交叉节理与药包的相对位置关系（节理交叉角、节理交点与起爆点距离）对爆炸应力波衰减影响的规律，结果表明：爆炸应力波以在传播过程中有节理一面的传播速度要明显滞后于无节理一侧,当应力波传播遇到节理后会发生明显的反射和折射现象，造成能量波的聚集、削减现象；岩石交叉节理与起爆点的相对位置关系对爆破漏斗及爆破块体的大小有较大的影响,总体上 L和β越小，爆破漏斗的形状越不规则，爆破后岩石破碎区块体越大。

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第1章 研究背景及意义

1.1研究的意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容及方法

第2章 颗粒离散元理论基础

2.1颗粒离散元法基本原理

2.2 PFC2D程序简介

第3章 岩石爆破中爆炸应力波的基本规律

3.1.概述

3.2 岩石的爆破作用

3.3. 岩石内爆炸应力波的基本规律

3.4 本章小结

第4章室内岩石动力冲击试验

4.1 概述

4.2 试样制备

4.3 试验装置

4.4落锤冲击试验

4.3 结论

第5章 节理岩体爆炸应力波传播及衰减的离散元模拟

5.1离散元数值模型建立

5.2无节理岩体爆炸应力波传播过程数值模拟及其理论分析

5.3交叉节理岩体爆炸应力波传播过程数值模拟及其理论分析

5.4结论

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢