岩石爆破中炸药爆炸应力波分布的测试与研究

摘要

随着我国经济的发展，岩石爆破技术在水利水电、矿山、交通和城市建设等各个领域获得了广泛的应用，爆破技术是破岩的重要手段有时甚至是唯一手段。但是由于岩石爆破破碎主要是由于应力波作用引起的，爆炸应力波的能量传递给岩石及形成破碎的机理是复杂的，影响爆炸应力波分布的因素很多也很复杂，所以对岩石中爆炸应力波的分布研究是必须的也是必要的。在当今实践中，测试应力波的方法主要有两种：一是表面测试；二是在测试体内打孔预埋应变片，然后回填，进行测试。本文采用第一种方法即表面测试方法。 首先本文研究了岩石在爆破作用下的力学行为。岩石材料是一种特殊的固体介质，在爆炸载荷的作用下，具有固体在冲击载荷作用下相同的力学响应，利用材料专家在研究固体在冲击载荷作用下已有的结论，在充分考虑岩石固有特性的基础上，说明了岩石在爆破作用下的力学行为。 其次本文在前人的基础上通过近似声学公式和相似理论，理论上推导和实际计算了炸药在岩石中爆炸的应力波的分布。给出了应力波分布的近似试验公式。 最后本文根据相似理论，制做了球形水泥砂浆试块，实际测量了DDNP集中药包在试块中爆炸的应力波的分布，充分利用球形药包在球形试块中爆炸应力波在边界上为正入射和在边界上无折射的特性，推导出岩石内应力波峰值的衰减规律，最后分析了实验结果，正确的得出集中药包在岩石中爆炸应力波的分布情况。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1.引言

1.2.国内外有关岩石爆破中应力波分布的研究现状

1.3.问题的提出

1.4.本课题的主要研究方法与研究内容

2 爆破载荷作用下岩石的物理力学性质

2.1.引言

2.2.岩石的基本物理性质

2.3.岩石的变形性质及其力学特性

2.3.1.岩石的变形特性

2.3.2.岩石变形的表示指标

2.3.3.岩石的力学性质

2.4.岩石的强度特性及其强度理论

2.4.1.岩石的强度

2.4.2.强度准则

2.4.3.几个相关的强度准则

2.5.爆炸载荷下岩石的动力特征

2.6.本章小结

3.岩石爆破中爆炸应力波的传播规律

3.1.概述

3.2.岩石的爆破作用

3.2.1.岩石爆破的内部作用

3.2.2.岩石爆破的外部作用

3.2.3.爆炸应力波粉碎区和裂隙区的计算

3.3.炸药爆炸传入岩石中的载荷

3.3.1.耦合装药时传入岩石中的爆炸载荷

3.3.2.(空气)不耦合装药时传入岩石中的爆炸载荷

3.4.岩石内爆炸应力波的传播特性

3.4.1.岩石在爆炸冲击载荷作用下的变形规律

3.4.2.岩体内的爆炸应力场

3.5.本章小结

4.模型试块空气中爆炸应力波分布的测试

4.1.概述

4.2.弹性介质中爆破应力波理论衰减方程

4.2.1.柱面波与球面波的运动方程

4.2.2.理想弹性介质动态本构关系

4.2.3.径向应力衰减方程

4.2.4.应力与应变的关系

4.2.5.应变片的使用原理

4.2.6.分形几何学简述

4.3.实验测试

4.3.1.实验测试系统

4.3.2.集中药包的设计与制作

4.3.3.球形模型试块的制作及应变片的粘贴

4.4.测试结果与分析

4.4.1.测试系统的标定

4.4.2.测试结果

4.4.3.试验结果分析

4.5.结论

5.结论与展望

5.1.结论

5.2.展望

参考文献

附 录

致 谢

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