大当量爆炸地冲击毁伤效应的理论与试验研究Ⅰ:深埋洞室地冲击破坏的现场实测分析

为厘清地冲击扰动作用下的深埋洞室破坏机制,建立地冲击毁伤的判别准则,系统总结、分析国内外大当量地下爆炸试验及爆破中的深埋洞室破坏现象及规律。按照距爆心的距离,将爆炸破坏分为地冲击破坏和诱发工程性地震破坏2种。采用经验估计和应力判别2种方法,计算并对比地冲击破坏各分区的边界范围和破坏特征。通过系统总结、分析现有研究,提出岩体的含能特征和构造特征是诱发工程性地震破坏产生的原因。进而从块系介质变形的本质入手,梳理爆炸条件下块系介质变形的基本概念和力学模型,分析比例爆距和激活块体尺度的关系。而后综合现有研究,提出以能量因子为参量的破坏效应分析方法,得到不同爆炸当量下位移的边界范围,并以能量因子为指标参数,实现了从近区到远区、从封闭爆炸到触地爆炸的各破坏区变形的统一表征,为大当量地下爆炸条件下安全范围确定及相关工程防护技术建立奠定了理论基础。

大当量爆炸地冲击毁伤效应的理论与试验研究Ⅲ:深埋洞室地冲击效应模拟试验研究

为厘清开挖扰动和大当量爆炸地冲击扰动对深埋洞室破坏的影响机制,采用自主研制的深埋洞室地冲击效应模拟试验系统,开展从地应力加载、洞室开挖到地冲击扰动加载全过程的相似模型试验。试验模拟了600 m埋深洞室开挖过程,以及封闭爆炸当量90 kt、比例爆距为133 m/kt^(1/3)时的地冲击扰动诱发工程破坏现象。试验成功模拟了颗粒弹射、板裂和块体激活等现象。得到冲击扰动作用下洞周应力、应变和位移的变化规律以及深部洞室的破坏机制。证实了比例爆距为133 m/kt^(1/3)时,洞室处于轻微破坏区。此外,通过开展重复地冲击扰动下的洞室稳定性研究,成功模拟岩爆、板裂、掌子面坍塌等工程灾害,得到重复地冲击扰动下洞室的破坏机制。试验的成功开展,为大当量地下爆炸作用下深埋洞室防护和安全范围确定奠定了重要的基础。