基于DIC的露天矿山微差爆破模型试验及数值模拟

随着电子雷管在露天矿山台阶爆破中的全面使用,微差爆破技术得到进一步发展,如何通过调整孔间延时提高炮孔之间相互作用力,成为矿山爆破技术的研究重点。基于混凝土模型模拟露天矿山微差爆破,建立高速摄影技术与数字图像相关(DIC)试验系统,基于全场微应变、高速摄影技术和数值模拟对不同孔间延时条件下的炮孔间裂纹发展过程进行了研究。结果表明:爆炸载荷下模型表面裂纹附近的应变持续时间约为3 ms,孔间延时为3 ms时下一个炮孔起爆能够提高炮孔之间的相互作用力;通过数值模拟展示了测点的压力分布特征,在孔间延时为3 ms时测点压力最大,验证了模型试验的准确性;利用MATLAB对数值模拟结果分析发现,孔间延时为3 ms时其破碎程度最佳,与模型试验结果具有较好的一致性;使用高速摄影技术结合DIC方法为研究炮孔之间的相互作用力及裂纹扩展提供了新思路。

露天矿山台阶爆破合理微差时间优选及应用

为了降低露天台阶爆破后的岩石块度,减少二次破碎成本,根据杨家岭矿山的实际地质情况建立有限元模型,研究了微差时间对岩石损伤程度的影响,分析了关键测点随延期时间变化的规律,最后开展现场试验并利用块度分析软件WipFrag4.0对爆后岩石进行块度分析。结果表明:随着微差时间的增加,岩石的损伤程度先增加后减小,在孔间、排间微差时间分别为40、70 ms时,岩石的损伤程度达到最大;通过在现场开展爆破试验发现,在孔间延期时间为35、40 ms,排间延期时间为65、70 ms时,块度主要集中在10 cm处,块度大于31.6 cm的占比分别为21.26%、23.19%,明显小于其他方案;分析后发现爆后块度分布规律与数值模拟得到的岩石损伤程度变化规律具有较好一致性,验证了数值模拟的准确性;通过数值模拟岩石损伤程度的量化与现场爆破试验相结合,为后续研究岩石损伤提供新思路。

电子雷管起爆条件下隧道掏槽孔与辅助孔的延时优化试验研究

起爆延时严重影响隧道爆破掘进效率,研究隧道精确控制爆破中岩石的破碎效果和掘进效率具有重要意义。为此,开展了隧道爆破中掏槽孔与辅助孔之间延时的相似模型试验研究,分析了不同起爆延时情况下岩石的破碎特征。模型试验表明,在隧道爆破中精确延时电子雷管对于提高爆破效果具有明显优势,得到了一定条件下模型试验与现场试验中起爆延时的相似关系。由现场试验可知:掏槽孔与辅助孔之间的最佳延时范围为15~25 ms,此时炮孔的利用率最高。结合相似理论的模型试验,得到最佳延时范围为8~24 ms,与现场试验结果具有较好的一致性,研究结果对隧道爆破掏槽孔与辅助孔之间的延时选取具有指导意义。

含不同质量分数三价铁离子乳胶基质的绝热分解研究

为研究绝热条件下Fe^(3+)对乳胶基质的热稳定性和热危险性的影响,采用加速量热仪研究了含不同质量分数Fe^(3+)的乳胶基质的绝热分解行为,计算了绝热分解动力学参数和TSAD。结果表明,绝热条件下,Fe^(3+)会促进乳胶基质的热分解,使其起始分解温度降低,绝热温升和放热量提高,释放更多的气体产物,这种促进效果随着Fe^(3+)质量分数提高会有所减弱,Fe^(3+)质量分数为0.04%时,乳胶基质的起始分解温度降低了34.65℃,放热量提高了44.74%。加入Fe^(3+)后,乳胶基质达到最高放热温度所需时间更短,Fe3+质量分数为0.08%时反应最快,但Fe3+质量分数达到0.10%时,乳胶基质内部结构被严重破坏,到达最高放热温度所需时间增加。通过比较选取不同反应级数时所作回归直线的拟合优度,得到4种样品绝热分解反应的反应级数为2,含Fe^(3+)乳胶基质的活化能和TSAD都有一定程度降低,热危险性更高,在Fe^(3+)处于低含量时更明显,Fe^(3+)质量分数为0.04%时,乳胶基质的活化能降低了44.61%,TSAD降低了60.61℃。

含Fe^(3+)乳化基质的热行为实验研究

为研究乳化基质中混入Fe^(3+)对其热分解特性的影响,采用差式扫描热量法(DSC)和恒温热解实验研究了含不同质量分数Fe^(3+)的乳化基质的热分解行为。结果表明:在DSC测试中,Fe^(3+)降低了乳化基质热分解反应初期的活化能,促进了热分解反应的发生,在反应的中后期,Fe^(3+)表现出一定的抑制作用,利用atava-esták法的计算表明Fe^(3+)的加入将使乳化基质的三维扩散机理变为随机成核和随后生长机理;在恒温热解实验中,随着环境温度由240℃升高到260℃,含Fe^(3+)的乳化基质的热分解起始时间更早,反应程度更剧烈,促进乳化基质热分解的效果越显著,并与其浓度成正比。因此在实际生产作业中,应定期检修生产、存储设备,避免因金属老化腐蚀、意外损坏等因素导致乳化基质中混入过多Fe^(3+)。

生物柴油含量对现场混装乳化炸药的热分解特性和抗振动性能的影响

为了探究生物柴油对现场混装乳化炸药的热分解特性及抗振动性能的影响,利用激光粒度分析仪、光学显微镜、同步热分析技术、振动实验和水溶法,对以生物柴油为油相材料的现场混装乳化炸药基质样品的微观特性、热分解特性以及抗振动性能进行了研究,其中生物柴油的质量比分别为0%,1%,2%和3%。结果表明:添加生物柴油的现场混装乳化炸药基质样品平均粒径普遍较小,内相粒子的均一性较好,平均粒径与分散性指数较未添加生物柴油的样品分别降低了12.9%和38.0%;当体系中生物柴油的质量分数占整体的3%时,其分解反应的起始温度与峰值温度较未添加生物柴油的现场混装乳化炸药基质样品分别降低了5.8%和3.7%,反应活化能则降低了12.3%,热稳定性有所降低;在抗振动性能方面,生物柴油含量为3%的现场混装乳化炸药基质样品性能最差,其溶失率在6个周期后从0.117%增长到0.313%,且在4个振动周期后出现析晶现象;生物柴油含量为1%的现场混装乳化炸药基质样品抗振动性能最好,在6个振动周期后其溶失率从0.070%增长到0.197%,且未出现析晶。当样品中生物柴油含量为1%时,其内相平均粒径小、分布均匀性好、热安全性好且抗振动性能最佳。

影响光面爆破效果和空孔处能量分布的试验研究

为了研究不耦合系数和孔间距对光面爆破效果的影响,通过制作混凝土模型进行不同耦合系数和孔间距条件下的爆破试验,对爆后模型的根底残留和平整度进行分析,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对爆破损伤过程进行模拟。结果表明:在不耦合系数为2.67,孔间距8 cm时爆破效果最好;不耦合系数为2.00、2.67、3.33情况下的装药孔周围损伤面积之比为1.25∶1.14∶1;炮孔间距减少2 cm,在空孔处的压应力增加1.6倍,拉应力增加1.4倍,通过减少孔间距可以有效提高空孔的定向致裂作用。研究结果对工程应用具有较好的指导意义。

电子雷管在岩巷爆破中掏槽孔微差时间试验研究及数值模拟

为研究直眼掏槽爆破掏槽孔与辅助孔间延期时间对掏槽爆破效果的影响,通过电子雷管的模型试验对不同延期条件下的槽腔形成过程和特点进行了研究。试验采用高速摄影仪对试块槽腔的形成过程进行观测,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对槽腔裂纹扩展进行了数值模拟分析。结果表明:①在本模型试验条件下,延期时间为1~3 ms时掏槽孔与辅助孔之间的爆炸能量相互作用最紧密,并为辅助孔起爆提供了新自由面,降低了辅助孔起爆受到的夹制作用,爆破效果最佳。②同时起爆时,相邻掏槽孔与辅助孔之间的岩体比掏槽孔包含的槽腔岩体破碎更充分。延期1 ms起爆时,掏槽孔与辅助孔之间的岩石受辅助孔爆炸冲击波作用瞬时移动速度达到最大,辅助孔起爆产生的裂隙范围也最大,掏槽效果最佳。③掏槽孔起爆超过1 ms后对槽腔岩体的影响逐渐消失,此时起爆辅助孔不利于掏槽孔与辅助孔之间爆炸能量相互叠加,降低了掏槽爆破效果。

超高钢混烟囱爆破切口角度计算及数值模拟

在超高钢筋混凝土烟囱拆除爆破中,切口角度的计算对于提高过程中的准确性和安全性具有十分重要的意义。为探究应力破坏准则和弯矩破坏准则两种不同爆破切口角度理论计算方法对钢筋混凝土烟囱的适用性,采用理论计算和数值模拟相结合的方法对切口角度理论计算方法进行优选。结果表明:通过应力破坏准则计算烟囱爆破切口角度较为准确,其对应拆除爆破数值模拟效果较好;把理论计算结果运用到120 m钢筋混凝土烟囱拆除爆破,该烟囱顺利精准倒塌,实现预期爆破效果;切口角度计算方法可为同类工程提供经验和借鉴。

浅谈核心素养在中学数学教学中的落实

在中学数学教学中,通过核心素养理念的渗透,可以激发学生对数学课程的学习兴趣。文章对核心素养进行概述,明确核心素养在中学数学课程中的教学目标,并对核心素养在中学数学教学中的具体落实途径进行研究。

软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展影响的实验研究

为研究与炮孔平行的软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展的影响,通过钢制模具浇筑长宽高为40 cm×40 cm×36 cm、含不同软弱夹层(泥土和石子、泥土、水)的水泥砂浆试块进行爆破模拟实验。试块浇筑过程中,沿软弱夹层中垂线方向、距炮孔8 cm、12 cm、18 cm处对称预埋6个深度为10cm的径向应变砖,用于超动态应变仪监测试块爆破过程中内部的应变变化;同时,采用高速摄影仪观测试块爆破裂纹扩展过程。对比分析同一试块炮孔两侧(软弱夹层侧和完整侧)和不同试块之间软弱夹层侧的裂纹扩展结果和应变差异,结果表明:同一试块,靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度比完整侧更快;不同试块之间,随着软弱夹层强度的降低,靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度越快、裂纹扩展越充分。软弱夹层具有阻止裂纹扩展的效果,软弱夹层强度越低止裂效果越明显;软弱夹层两端生成翼裂纹,且软弱夹层强度越低,翼裂纹扩展速度越快。试块各测点的峰值应变值在0.0178~0.0640之间,对应的峰值应力为49.9~179.2 MPa,且随着距离的增大,应力波衰减速度在一定范围内呈先大后小再由小到大的趋势;软弱夹层强度越低,爆炸应力波衰减越快。