不耦合系数对CO_(2)相变致裂影响数值模拟及研究

为了提高液态CO_(2)相变致裂的增透效果,探究孔径尺寸对致裂效果的影响,采用LS-DYNA软件对“不耦合装药”结构下CO_(2)致裂效果进行数值模拟,分别得到了不同径向不耦合系数下的损伤分布云图、孔壁压力时程曲线、峰值速度分布图,采用“Logistic”函数对损伤分布进行描述。研究表明,随着不耦合系数的增大,压碎区范围先快速减小后缓慢减小,裂隙区呈先增大后减小的变化趋势,在K=1.46时破坏区范围最大,此时为最优不耦合系数;当K=1.60时,压碎区与裂隙区的过渡特征变得不再明显,破坏区主要由均匀的裂隙区构成;不耦合致裂结构能改变爆生气体应力波加载方式,降低应力波峰值、延长应力波作用时间,从而能有效降低CO_(2)相变致裂的振动效应,径向不耦合系数K=1.60相较K=1.07,振动强度降低2.48倍。现场试验表明:采用K=1.46致裂结构产生较小的压碎区,裂隙扩展区较K=1.07更大,裂纹发育更长,瓦斯体积分数与瓦斯纯流量较致裂前增加了4.28倍、4.89倍,相较K=1.07瓦斯抽采效果更佳。该研究结果可为CO_(2)相变致裂效果提供理论支撑。

不耦合系数对露天矿山光面爆破影响研究

为探究大型露天矿山光面爆破炮孔最佳不耦合系数,利用数值模拟分析软件LS-DYNA建立不同耦合系数数值模型,不耦合系数分别为1.00、1.75、2.33、3.50、7.00,对比分析不同工况保留岩体的破坏程度,从而确定最佳不耦合系数。结果表明,耦合装药时,保留岩体的破坏程度最大;不耦合装药时,随着不耦合系数的增大,保留岩体的破坏程度减小。其中不耦合系数为3.50时,可以有效降低保留岩体的破坏程度,即最佳不耦合系数。通过现场试验,不耦合系数为3.50时爆破效果较好、坡面平整,半孔痕率达90%以上,与数值模拟分析结果吻合。实验结果可为同类工程提供借鉴。

轴向不耦合装药结构水介质不耦合系数及位置效应分析

为了改善爆破破岩效果,减少爆破的有害效应,并减少岩石大块率的产生,采用ANSYS/LS-DYNA模拟水介质所处的不同位置以及不同不耦合系数对爆破效果的影响,通过优化装药结构以期找到合理的装药结构和较优的不耦合系数。基于显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立三维数值计算模型,以爆炸应力云图、峰值拉应力分布为评判依据,对轴向不耦合装药位置、轴向不耦合系数等因素进行了对比分析。研究表明:轴向不耦合装药位置的不同,对最大拉应力值的影响不同,虽然水介质在中部和在顶部的装药结构在孔口段处的最大拉应力值远大于岩石的抗拉强度,但综合考虑孔底岩石所受的损伤效应,得出水介质在两端的装药结构能量分布较为均匀,孔底岩石受的损伤大大减少,减少对未爆岩体的损伤和扰动;以最大拉应力值作为爆破效果的评判标准,在不耦合系数1.3~1.8之间,峰值拉应力存在极大值,即对应一个最优的不耦合系数,同时较耦合装药结构相比,减少了粉层和有毒有害气体的生成。

光面爆破空气垫层装药轴向不耦合系数理论研究

空气垫层装药是岩石光面爆破常采用的一种有效装药结构。预留的空气垫层降低了爆轰波和爆生气体压力,减少了其对孔壁岩石的冲击压缩破坏,延长了炮孔中爆生气体的存在时间,提高了爆生气体准静压力作用下岩石光面爆破断裂成缝的质量。根据光面爆破的要求,从理论上探讨了空气垫层装药结构主要参数轴向不耦合系数的计算方法,并以部分岩石为例进行了实例计算。在此基础上将此方法应用于工程实践,取得了良好的光面爆破效果。

装药不耦合系数对碳酸盐岩爆炸地震波能量的影响

针对碳酸盐岩中化学爆炸地震勘探激发地震波能量弱、频率高、信噪比低的现状,为对炮孔装药结构提出合理的改进措施,建立了耦合与不耦合装药孔壁爆炸载荷及透射波能量的计算模型,并借助MAT-LAB编程计算得到解析解。同时在灰岩场地进行了装药不耦合系数Kd对地震波能量影响的现场实验,应用基于功率谱的能量分析方法对实验数据进行了分析。理论计算和现场实验研究均表明:地震波信号总能量随着Kd的增大而减小;但是当Kd=1.5时,采集的地震波信号主频低、信噪比最高。因此在实际碳酸盐岩储层中,可采用Kd=1.5的装药结构形式,同时通过加大炮孔装药量以弥补地震信号总能量,从而改善地震勘探激发效果。

碳酸盐岩中炮孔不耦合系数对地震激发效果影响的分析

为改善碳酸盐岩中地震勘探的激发效果,针对目前爆炸激发地震波能量弱、频率高的现状,试图在震源装药不耦合系数上提出合理的改进措施。在建立震源装药爆炸载荷计算模型基础上,由编程计算得到碳酸盐岩中震源爆炸载荷和耦合能量的时间函数。分析时间函数曲线表明:该岩石条件下不耦合系数Kd=1.5时,孔壁质点压力等载荷的衰减更慢,作用时间较长,岩石介质耦合能量较大,地震激发效果最好。石灰岩条件下的现场试验与理论计算结果基本一致。地震勘探数据采集中,可借鉴本文计算方法,根据现场碳酸盐岩和炸药的波阻抗参数计算得到激发效果最佳的不耦合系数值。

预裂爆破轴向不耦合系数的分析计算

以爆炸气体动力学和岩石力学理论为基础 ,分析预裂爆破轴向不耦合装药的作用原理和成缝机理 ,得出了轴向不耦合系数在不同条件下的取值范围 ,计算值与现场实际工程十分接近 。

椭圆双极线性聚能药柱不耦合系数试验研究及数值模拟

为确定椭圆双极线性聚能药柱(EBLSC)炮孔不耦合系数,利用研制的EBLSC药柱,提出了一套EBLSC药柱对炮孔靶板的侵彻效应测试试验方法,用该方法测试同一药柱在6组不同孔径的软材料靶板上的侵彻效应,对实验数据进行多项式拟合,得到槽深y与孔径的定量关系,进而得到最佳弹靶关系,即最佳不耦合系数。为进一步验证方法的有效性,利用LS—DYNA对EBLSC药柱侵彻软材料靶板的性能进行了数值模拟,研究表明数值计算结果与试验得到的最佳不耦合系数较为一致,可见该试验方法能很好地确定EBLSC药柱不耦合系数。数值模拟得到的变形趋势和变形量与试验结果趋于一致,证明所采用的试验方法是正确的。

工程爆破中径向水不耦合系数效应数值仿真

在实际工程爆破中,水不耦合炮孔是较常见的,其中水不耦合装药系数是影响爆破效果的关键因素之一。该系数取不同的值,将产生不同的应力波传播机理以及介质的损伤破坏程度。以往的研究主要集中于理论解析法和模型试验法。基于大型非线性动力分析软件LS-DYNA,采用著名的混凝土损伤Johnson-Holmquist-Concrete模型,针对无限混凝土介质水不耦合装药爆破中不同径向耦合系数Kd,展开了对比数值计算,综合分析了损伤破坏区分布和孔壁压力、加速度以及速度等与径向不耦合系数间的关系,得出的结论具有一定的参考价值。

光面爆破径向不耦合系数优化研究

隧道爆破施工时,径向不耦合系数是一个重要的参数,它直接影响爆破质量的好坏.为获得最优径向不耦合系数,基于武汉地铁二号线工程实例,运用ANSYS数值分析软件,建立了径向不耦合系数K为1.0、1.4、2.1时的三维模型.通过比较分析关键部位的应力值大小及分布规律,验证了经典爆破理论,得出了最优径向不耦合系数为1.4～2.1.

装药不耦合系数对初始地应力下岩石爆破裂纹扩展影响的试验研究

不耦合装药会改变爆炸产物对岩石的作用方式,从而获得不同的爆破破碎岩石的效果。为研究装药不耦合系数对初始地应力下岩石爆破裂纹扩展的影响,利用一种符合硬岩力学特性的透明模型相似材料,开展双向等荷载下透明岩石爆破相似模型试验。试验结果表明:等围压荷载作用下,模型试件所产生的最长径向主裂纹沿着对角线(最大主应力)的方向扩展;不耦合系数显著影响初始应力状态下岩石爆生裂纹的扩展,爆后模型试件上产生的径向主裂纹,其长度最大值以及平均值均随不耦合系数的增大而减小,最大环向裂隙圈直径以及平均环向裂隙圈直径随着不耦合系数的增大均减小;初始应力状态下,压缩粉碎圈的直径随不耦合系数增大而变化的规律则有所不同,呈现出先增大后减小的规律。在深部岩体爆破开挖时,可以利用径向主裂纹的扩展长度与不耦合系数之间关系,进行控制爆破参数设计,从而减少围岩超挖和欠挖,实现巷道爆破高效率。研究结果对丰富深部岩石爆破理论以及工程实践具有重要意义。

不耦合系数对深水岩石钻孔爆破水中冲击波传播特性影响的数值模拟研究

文章基于岩石材料的HJC本构模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了深水岩石钻孔爆破水中冲击波的传播过程,分析了不耦合系数对不同方向上冲击波传播特性的影响。结果表明:不耦合系数对水中冲击波峰值压力和比冲量都有重要影响;在不同的方向上,比冲量随距离的衰减规律是不同的,其大小受不耦合系数也即装药量的影响较大。

深孔爆破弱化坚硬顶板不耦合系数研究

深孔爆破弱化坚硬顶板的爆破参数直接影响弱化效果,在爆破参数中,不耦合系数影响破碎区和裂隙区半径的大小。当不耦合系数太大时,炮孔壁初始压力太小,影响爆破效果;不耦合系数太小时,炸药能量都损失在破碎区,不能形成较大的裂隙区,也影响爆破效果。因此,需要针对合理的不耦合系数进行深入的研究。

隧道光面爆破装药不耦合系数与岩石抗压强度关系分析

在爆破工程实践中,光面爆破参数的选取受到多种因素的影响。通过理论计算,研究了采用不同药卷直径岩石动态极限抗压强度与装药不耦合系数、炮孔直径和炮孔间距的关系,研究结果表明,对于不同岩石动态极限抗压强度,不同药卷应该选择不同的炮孔直径,研究结果对类似爆破设计有一定的参考价值。

工程爆破中装药不耦合系数的研究

在爆炸动力学和岩石力学理论分析的基础上,对工程爆破中不耦合系数在不同的装药条件下进行了计算,得到了相应的计算表达式,并以轴向不耦合系数为例进行了相关的试验研究,得到了良好的效果,对理论分析和工程应用都有一定的参考意义。

不耦合系数对水下爆破破岩效果影响的数值分析

为了探究水下岩石爆破中水对爆破效果的影响,应用数值模拟的方法对单孔水不耦合装药爆破模型结构下不同不耦合系数(K=1.21、1.28、1.35、1.44)和双孔爆破模型不同炮孔间距(240、280、320、360 cm)的爆破作用效果进行数值模拟。结果表明:当不耦合系数K为1.21时,孔壁和炮孔周围的峰值应力最大且测点随着距离药柱的水平距离增大测点的峰值应力呈指数函数的形式衰减。水不耦合装药具有使岩体受力均匀、作用时间较长、应力衰减较少的特性且能量的传递效率更高的优点。应力云图表明越靠近孔心,水不耦合装药提高单元的峰值应力的越强。当水下爆破的岩石为强度较高的微风化英安岩,为了使岩石破碎,需要确定炮孔间的最优的炮孔间距,以达到最优的爆破效果,通过数值模拟确定炮孔间距为280 cm时,炮孔连心线处有效应力峰值可达到75 MPa以上,可以使岩石破碎,为最大的炮孔间距。数值模拟为实际的水下爆破工程提供理论依据。

光面爆破不耦合系数的初步研究

以绝热方程为基础,推导出不耦合系数的计算式,将该计算式应用于工程实例计算,得到该计算式下轴向不耦合系数的取值范围,并根据工程实例计算不同径向不耦合系数取值下的轴向不耦合系数,绘制了两系数的关系曲线图,为类似工程不耦合系数取值提供参考。

水耦合装药不耦合系数对爆破效果的影响研究

为了研究水耦合装药条件下不同不耦合系数对爆破效果的影响,采用透明均匀、直径250 mm、高200 mm的圆柱体PMMA材料作为试件,DDNP炸药用于施加爆破载荷,试验中炸药量固定为40 mg,同时使用水耦合装药结构,通过不同的孔径和装药直径来改变试验的不耦合系数,通过比较爆后试件内部裂纹数量及分布、粉碎区大小等情况来分析三种不同的不耦合系数(1.4、2.0、2.67)对爆破效果的影响。通过对比发现:适当增大水耦合装药的不耦合系数可以增多裂纹数量,使裂纹分布更加均匀,增大裂隙区,减小破碎区直径。并发现存在一个最佳不耦合系数使得爆破效果达到最佳,在3个不耦合系数中,最佳不耦合系数为2.67。试验利用PMMA材料的透明均匀特性对爆破断裂行为进行直观的观察,试验结果更加可靠,且对脆性材料普遍适用。

紫金山地下采场深孔爆破轴向不耦合系数的研究

为确定采场深孔爆破轴向空气间隔装药不耦合系数,借助Starfield迭加法,对轴向空气间隔装药结构条件下孔壁应力分布情况进行研究。结合应力波传播规律和岩体基本参数,得出轴向空气间隔装药合理不耦合系数取值范围应为1~1.41。根据现场作业实际情况,取不耦合系数为1.3和1.25,在耦合装药条件下分别进行工业试验,并在临近巷道内布置测点监测爆破振动速度峰值;对采集到的振动数据进行整理和分析,得出当质点距离爆源60 m,不耦合系数分别为1.25和1.3时的质点振动速度峰值分别为耦合装药结构的85.68%和68.31%,表明轴向空间间隔的存在能够显著降低爆破引起的振动。结合紫金山地下采场现有生产工艺和钻孔设备,轴向不耦合系数最终确定为1.3。

光面爆破椭圆双极线性聚能药柱有效功及不耦合系数模拟研究

基于动力学仿真软件AUTODYN,对椭圆双极线性聚能药柱(EBLSC)进行了数值模拟。采用二维面对称计算方法,花岗岩岩体,空气夹层不耦合装药条件,研究了EBLSC结构及不耦合系数对光面爆破效果的影响,并建立有效体积功模型以评价爆破效果。结果表明,炮孔连线方向和垂直方向上的比冲量相近,偏差<10%,故总能量沿周向近似均匀分布,但炮孔连线方向产生明显侵彻裂隙,且粉碎圈厚度和腔体扩张程度要小得多,表明该装药结构能够明显提高炸药能量的利用率和爆破效果;随着不耦合系数增大,炮孔连线方向上的损耗体积功先减小后增大,存在最大有效功。利用曲线拟合,得到最优不耦合系数约3.62,与相关文献的试验结果相近。