切缝药包控制爆破初始裂缝形成及应用研究

摘要

切缝药包定向断裂控制爆破能充分利用炸药的爆炸能量，有效改善爆炸能量的作用方向。目前，对于切缝药包控制爆破的研究，往往假设岩石超出弹性状态即发生破坏，建立的模型偏于简单，而针对其裂缝形成的弹塑性研究分析尚不多见。
　　本课题从切缝药包控制爆破初始裂缝形成的机理出发，基于弹塑性理论，运用数值模拟方法分析切缝药包控制爆破初始裂缝的形成过程，具体研究内容及成果如下：
　　(1)分析了切缝药包控制爆破的基本原理，基于弹塑性理论对切缝药包控制爆破初始裂缝的形成进行研究，提出初始裂缝扩展的条件。通过弹塑性理论的分析，在J积分主导和J积分控制裂缝扩展条件下，J积分可以作为裂缝尖端场强度的唯一度量，适合切缝药包控制爆破初始裂缝形成的计算。
　　(2)利用数值模拟软件建立切缝药包控制爆破的二维和三维模型，对影响切缝药包控制爆破效果的几个因素进行了研究。分析表明，过大和过小的不耦合系数都较难达到实现定向断裂爆破的目的。当不耦合系数适度时，在切缝尖端处，有效地形成较强的能流集中现象，能够形成较长的裂缝，实现定向断裂爆破的目的。在装药不耦合系数，炮孔直径以及切缝管材料一定的前提下，理论上存在最优的切缝宽度值，使得切缝药包定向控制爆破的效果达到最好。
　　(3)在弹塑性条件下，本课题对爆破孔装药参数包括单孔装药量、线装药密度、最小抵抗线等的设计进行介绍，最后建立双孔切缝药包控制爆破数值模型。模拟结果表明，在合理的装药结构下炮孔间距能够得以扩大，从而使得炮孔间裂缝形成贯通，形成光滑壁面。

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1绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究动态

1.3 研究内容、研究方案及技术路线

2 切缝药包定向控制爆破成缝理论

2.1 前言

2.2 几种成缝理论

2.3 切缝药包控制爆破裂缝形成机理

2.4 力学分析切缝药包爆破形成裂缝的扩展方向

2.5 径向不耦合系数对切缝药包控制爆破的影响分析

2.6 分析切缝药包爆破炮孔壁初始裂缝的形成

2.7 本章小结

3 裂缝形成的弹塑性分析及数值计算方法

3.1 引言

3.2 几种弹塑性断裂准则

3.3 数值计算方法简介

3.4 本章小结

4切缝药包爆破初始裂缝形成数值模拟试验研究

4.1 引言

4.2 径向不耦合装药系数对初始裂缝形成影响研究

4.3 切缝宽度影响因素研究

4.4 三维数值计算模型

4.5 本章小结

5切缝药包爆破装药参数及双炮孔模拟研究

5.1 炮孔中爆炸应力波产生的初始径向裂缝长度

5.2 初始径向裂缝扩展长度

5.3 单孔装药量的计算

5.4 线装药密度

5.5 最小抵抗线

5.6 数值计算模型

5.7 本章小结

6结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录