螺旋切槽孔松动爆破模型试验研究

螺旋切槽孔爆破能够通过调整螺旋角来控制爆破块径、减少或尽量避免二次爆破,但目前有关螺旋切槽孔爆破的研究成果很少。因此,研究螺旋切槽裂纹的扩展以及与螺旋角等的关系,具有重要意义。用液压的方式来替代炸药爆破的准静态过程进行试验研究,观察裂纹的起裂、扩展,发现裂纹将沿螺旋切槽尖端方向扩展,模型材料在相同的抗压强度下螺旋角越大,起裂所需的压力越小,且在相同的抗压强度下,螺旋切槽的模型比圆孔所需的起裂压力小。

预制螺旋切槽尖端应力场研究

在研究传统切槽爆破的基础上,提出用螺旋切槽爆破方法进行土石方的松动爆破· 用断裂力学理论和Westergaard方法,确定了复变应力函数,推导出螺旋切槽在准静态压力作用下的裂纹尖端平面应力、应变场· 定义了螺旋切槽孔松动爆破的应力强度因子表达式,能较好地反映螺旋切槽孔的断裂力学性能,是竖直V型切槽爆破。

螺旋切槽孔松动爆破数值分析

应用ANSYS程序,对螺旋切槽孔松动爆破进行空间弹性和弹塑性的数值分析,得到:1)在螺旋切槽孔内应力分布是不均匀的,在切槽尖端附近,有集中拉应力作用;2)在整个螺旋切槽孔内存在拉压间隔分区,在距离切槽尖端较远处,应力变化较慢,而在距切槽尖端较近处,应力变化急剧增加;3)通过弹塑性分析,塑性区在切槽尖端产生,随着荷载加大,塑性区面积在切尖扩大并向切尖方向发展.因此,裂纹在切槽尖端产生,裂纹的扩展方向也是塑性区的继续扩展的方向,即沿切槽尖端方向扩展.

高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破模型

基于水射流独特的切割优势提出了高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破的新方法,实验研究了高压水射流切割煤岩体所形成缝槽的断口形貌并建立了其几何模型.在此基础上,基于断裂力学理论同时结合Westergaard方法,确定了复变函数,进而推导出爆生气体准静态作用下射流螺旋切槽孔的应力场公式,得到了射流螺旋切槽孔缝槽尖端应力强度因子计算公式,并分析了高压水射流切槽辅助松动爆破松动效应.最后,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对该模型进行了验证,结果符合较好.

切槽爆破研究的历史及现状

简要回顾了切槽爆破的起源及在工程中的应用 ,介绍了文献中几种主要的切槽爆破的机理研究、切槽尖端应力强度因子的研究现状以及影响切槽爆破的主要切槽参数并作了简单评述。最后 ,提出了螺旋切槽松动爆破的方法及优点。