裂隙岩体爆生裂纹扩展机理数值模拟研究

为研究裂隙岩体爆破裂纹扩展机理,采用LS-DYNA软件模拟含竖向单裂隙、水平单裂隙和竖向平行裂隙的岩体爆破过程,并讨论原岩应力对裂隙岩体爆破的影响。结果表明:炮孔连线中心处存在竖向单裂隙时,孔间裂纹均能实现贯穿,裂隙有闭合的趋势,且裂隙的存在有利于提高孔间岩石的破碎程度。炮孔连线处存在竖向平行裂隙时,裂隙尖端萌生的翼裂纹可以贯通,但平行裂隙之间无法实现良好的破岩效果。水平裂隙距炮孔较近时,应力波透射至裂隙面背爆侧后会产生较多拉伸裂纹。水平裂隙距离炮孔较远时,裂隙的阻隔作用较明显。在静水地应力作用下,岩石径向拉伸裂纹和尖端翼裂纹的萌生与扩展均受到抑制作用。在非静水地应力作用下,裂纹扩展在最小主应力方向受到的抑制作用更大,且该抑制作用随最大主应力的增大而增大。

水不耦合径向装药对预裂成缝效果影响分析

为研究空气和水两种介质对预裂爆破的影响,通过LS-DYNA软件,研究不同不耦合系数情况下大理岩HJC本构模型在空气和水介质条件的单孔爆破损伤情况和多孔爆破成缝情况。结果表明:1)不耦合系数相同情况下,水不耦合装药岩石损伤范围会大于空气不耦合装药。随着径向不耦合系数增大,大理岩在空气不耦合装药和水不耦合装药条件下的损伤范围均逐渐减小,这可以有效保护孔壁岩体。2)水不耦合装药与空气不耦合装药的应力传播规律相同,但水不耦合装药相较于空气不耦合装药,对爆炸能量的利用率更高。3)针对岩石条件,得到了最优的爆破参数组,在现场取得较好的预裂爆破效果。

冲击荷载下饱水角岩冲击力学特性和破碎规律研究

通过分离式霍普金森压杆系统,对自然和饱水两种状态下的角岩进行相关动力学参数以及破碎规律分析。结果表明:饱水角岩相较于自然角岩,峰值应力较小;饱水角岩动态抗压强度减小约6.65%~24.28%;自然角岩应变率从27.46 s^(-1)增大到80.49 s^(-1)时大块占比由89.61%降低到10.99%,饱水角岩应变率从29.31 s^(-1)增大到76.55 s^(-1)时大块占比由85.61%降低到27.27%;饱水角岩试件的单位体积吸能密度ρ低于自然角岩,但总体呈现破碎块度分形维数D随着单位体积吸能密度ρ的增加而增加的相同趋势。

三孔爆破作用下岩石损伤特点研究

针对三孔爆破岩石裂隙扩展与贯通,使用LS-DYNA数值模拟软件建立两种岩石三孔爆破模型,计算出三孔爆破荷载下岩石的损伤特征,并对结果进行分析。研究发现,孔间距离的大小会对爆破所产生的裂隙特征产生影响,距离较短的炮孔之间损伤加重,而距离较长的炮孔之间损伤会受到抑制。同时,应力叠加区域附近的区域损伤也会受到抑制。炮孔间距的大小以及炮孔与自由面的距离,也会影响破碎区大小以及裂隙区裂缝的扩展角度。