岩质边坡爆破累积损伤模型试验研究

摘要

近年来，随着日渐增多的水利水电、高铁等工程的建设，不可避免的要进行边坡的开挖。其中，爆破技术是边坡开挖的主要手段，在边坡开挖过程中，爆破会对边坡的保留部分和未开挖部分造成损伤破坏。为此，本文研究岩质边坡的爆破累积损伤，根据相似原理，制作水泥砂浆模型，运用声波测试和CT成像技术，研究炮孔耦合和不耦合（不耦合系数1.5）装药结构下，炮孔轴向、径向的爆破损伤规律以及水泥砂浆模型表面同一测线在不同爆破次数的爆破累积损伤及其损伤范围。
　　根据试验方案确定合理的测点位置和数量，运用声波仪对爆破前后的水泥砂浆模型进行声波测试。在相同装药结构下，药量越大对水泥砂浆模型造成的损伤也越大;相同药量下，炮孔轴向上，从下至上，声波降低率由大变小，在模型表面突然变大;声波降低率随着距爆源距离增加而有起伏的降低;爆破对模型造成的损伤随着爆破次数的增加，同一测点位置的声波降低率呈现累积增加现象;耦合装药结构对水泥砂浆模型造成的损伤大于不耦合装药结构对水泥砂浆模型造成的损伤，在装药量为309时，耦合装药结构对水泥砂浆模型造成的最大损伤范围为0.5m不耦合装药结构对模型造成的损伤范围最大为0.3m在损伤范围内，爆破近区，损伤最大，爆破中区，损伤次之爆破远区，损伤最小。
　　通过声波仪所测得的声时数据，导入层析成像软件，可以得到每个断面不同爆破次数的CT图像。通过CT图像可以明显的看出水泥砂浆模型内部损伤的分布情况和损伤的大小;模型炮孔周围的损伤最大;药包处对模型造成的损伤大于药包上部即堵塞部分处对模型造成的损伤;同一测线相邻两炮孔之间的损伤大小不同。因此，将超声波CT用于水泥砂浆模型的损伤检测是可行的。
　　通过声波仪和CT图像，可以准确得出水泥砂浆模型的损伤位置和大小，同时也得出耦合装药结构对水泥砂浆模型造成的损伤大于不耦合装药结构对水泥砂浆模型造成的损伤。多次爆破作用下，模型同一测点位置受到的损伤是累积的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 岩体的爆破损伤评价方法研究现状

1．2．2 声波测试在岩体损伤检测中的应用研究现状

1．2．3 超声波CT在无损检测中的应用现状

1．3 本文的研究内容与方法

2 岩石的爆破机理及其损伤力学特性

2．1 岩石爆破机理

2．2 爆破损伤形成的微观机理

2．2．1 损伤的定义

2．2．2 微观损伤力学

2．3 爆破损伤形成的宏观机理

2．3．1 炮孔爆破损伤分布特征

2．3．2 爆破作用的不同阶段特征

2．4 损伤的检测方法

2．5 本章小结

3 露天边坡爆破岩体损伤特性的模型试验设计

3．1 试验目的及原理

3．2 模型的制作及爆破参数

3．2．1 模型的参数

3．2．2 爆破参数

3．3 测点布置

3．4 试验仪器简介

3．4．1 声波测试仪的基本功能

3．4．2 层析成像软件的基本功能

3．5 本章小结

4 水泥砂浆模型爆破损伤声波测试

4．1 声波测试原理与方法

4．1．1 测试原理

4．1．2 测试方法

4．2 部分典型测线声波曲线图

4．2．1 模型1不同爆破次数部分典型测线声波曲线图

4．2．1 模型2不同爆破次数部分典型测线声波曲线图

4．3 声波实验结果及其分析

4．3．1 不耦合装药爆破时模型声波速度变化规律分析

4．3．2 耦合装药爆破时模型声波速度变化规律分析

4．4 水泥砂浆模型爆破效果及其分析

4．5 不同装药结构爆破模型声波降低率变化规律比较分析

4．6 本章小结

5 水泥砂浆模型爆破损伤超声波CT测试

5．1 CT成像软件

5．2 超声波CT测试原理与方法

5．3 爆破损伤CT成像结果与分析

5．3．1 模型1的爆破损伤CT图像与分析

5．3．2 模型2的爆破损伤CT图像与分析

5．3．3 不同装药结构爆破损伤CT成像与爆破损伤规律分析

5．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附表1

附表2

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果