爆炸荷载下炮孔与空孔间距对爆破作用的影响

发布时间：2021-10-02 08:27

　　为探究爆炸荷载下炮孔与空孔间距对爆破作用的影响,分析炮孔与空孔间距对介质的爆破作用机理,通过水泥砂浆试件爆破实验,研究了空孔与炮孔间距L为8cm、10cm、12cm时双炮空孔间及两侧空孔的断裂导向作用;进一步结合ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对不同空孔间距下的爆破过程进行了模拟,并对空孔周围测点的应力曲线进行了分析。结果表明:L=12cm时炮孔和空孔间贯通形成的裂纹更加平直,断裂面更加平整;"空孔效应"作用的范围有限,超出一定范围后应力波的衰减受空孔的影响逐渐降低。 

【文章来源】：火工品. 2020,(05)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

空孔的应力集中作用图

根据文献[6]研究可知，在空孔位于爆破裂隙区时，可以有效控制裂纹的扩展方向，在此基础上实验共设置3种工况：工况1:L=8cm(L/r=26.7）；工况2:L=10cm(L/r=33.3）；工况3:L=12cm(L/r=40.0）；而每种工况又分为有空孔和无空孔（视为对照组）2种情形，这样既能体现空孔的定向断裂控制作用，又能研究空孔间距对爆破作用的影响。空孔效应方案模型图如图2所示。2 实验结果与分析

图3为L=8cm时有空孔和无空孔2种情形下的爆破裂纹扩展图，从图3(a）中可以看出，在无空孔条件下，炮孔A爆炸后裂纹扩展至左侧和上侧自由面形成裂纹1和3，两炮孔之间贯通成一近似直线裂缝4，但该裂缝经过炮孔B时未能在右侧继续扩展，而是沿着上侧最小抵抗线方向发展形成裂纹5，分析认为裂纹2和裂纹6的形成是由于压缩波到达自由面时形成的反射拉伸波叠加而成。从图3(b）可知在有空孔条件下，爆生裂纹沿着炮孔间连线方向优先扩展，在炮孔爆生裂纹扩展至空孔时，由于空孔的作用，爆生裂纹相互贯通，裂纹扩展基本成直线，定向断裂的效果明显优于无空孔爆破。在工程实践中，在炮孔间及炮孔两侧增设空孔不仅可以减少炸药使用量，而且可以减少对介质的损伤，降低爆破振动等有害效应，对提升爆破工程质量和工程效益具有重要意义[12]。图4为L=10cm时有空孔和无空孔2种情形下的爆破裂纹扩展图，无空孔条件下对比L=8cm可知，试件裂纹扩展和图3(a）类似，区别在于L增大时炮孔A左侧裂纹1未能扩展至左侧自由面，但裂纹6的长度明显增加，说明L的增大可以改变裂纹扩展的路径和长度；有空孔条件下试件裂纹扩展和图3(b）类似，区别在于L增大时裂纹5扩展长度增加，说明在有空孔条件下，介质中用在定向断裂的能量占炸药爆炸产生能量的比重增加。

【参考文献】：
期刊论文
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[4]岩石爆破损伤范围及损伤分布特征模拟分析[J]. 黄佑鹏,王志亮,毕程程.  水利水运工程学报. 2018(05)
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[6]含缺陷PMMA介质的定向断裂控制爆破试验研究[J]. 杨仁树,丁晨曦,杨立云,王雁冰,许鹏.  岩石力学与工程学报. 2017(03)
[7]爆炸荷载作用下岩石动态裂纹扩展的数值模拟[J]. 钟波波,李宏,张永彬.  爆炸与冲击. 2016(06)
[8]爆炸荷载下空孔效应的研究与应用[J]. 陈秋宇,李海波,夏祥,张国凯,于崇.  煤炭学报. 2016(11)
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[10]定向断裂控制爆破爆生裂纹扩展机理的实验研究[J]. 岳中文,郭洋,许鹏,王茜,赵静怡.  工程力学. 2016(02)



本文编号：3418331