爆轰波碰撞聚能的爆破技术研究
发布时间：2021-12-02 17:16
提高炸药的能量利用率是工程爆破中的重要课题,虽然现有的聚能和控制爆破技术能够实现增加局部爆炸破碎作用的目的,但由于其实现工艺繁琐和应用条件的限制,难以在工程爆破中得到广泛应用。本文提出了一种在炮孔内实现爆轰波碰撞聚能的爆破方法,该方法具有操作便捷、炮孔利用率高和不受炮孔内水的影响等优点,可用于硬岩开挖、巷道掘进、岩塞爆破等夹制力大的工程爆破作业,同时,也适于对爆破块度进行控制。论文以基础爆破实验、理论分析、数值计算和工业应用相结合的方法,开展爆轰波碰撞聚能爆破技术的详细研究。论文的研究内容主要包括以下几个方面:（1）提出了一种爆轰波碰撞聚能爆破方法。该方法采用对称布置的高爆速起爆药条起爆炮孔中主装炸药,在主装低爆速炸药中形成爆轰波碰撞,提高炮孔壁面上的局部压力,达到聚能爆破的目的。由于该爆破方法无聚能罩避免了材料的浪费;无聚能穴可方便地用于水孔爆破,同时提高了炮孔中炸药装填量;且爆破工艺简单、费用低廉,适用于夹制力大的工程爆破。（2）以系列基础爆破实验从定性到定量对爆轰波碰撞聚能进行研究,建立了一套爆轰波碰撞聚能实验研究方法。即首先通过定性刻蚀与扩孔显像实验观察到爆轰波碰撞聚能现象;其...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 岩石爆破作用研究现状
1.1.1 岩石爆破破碎理论模型
1.1.2 炸药与岩石匹配问题
1.2 聚能爆破技术研究现状
1.2.1 有金属罩的聚能爆破
1.2.2 无金属罩的聚能爆破
1.2.3 切缝药包爆破技术
1.2.4 切槽爆破
1.2.5 空气间隔装药爆破技术
1.2.6 多点起爆战斗部定向飞片控制技术
1.3 工业爆破器材简介
1.3.1 工业起爆器材
1.3.2 工业炸药
1.4 本文主要研究内容
2 爆轰波碰撞聚能的实验研究
2.1 刻蚀与扩孔显像实验研究
2.1.1 钢板刻蚀实验
2.1.2 铝板扩孔实验
2.2 炸药爆炸性能实验研究
2.2.1 炸药猛度对比实验与分析
2.2.2 炸药作功能力对比实验与分析
2.3 爆轰聚能爆破裂纹扩展实验研究
2.3.1 相似理论与爆破模型
2.3.2 分水岭图像处理技术在块度分析中的应用
2.3.3 岩石爆破裂纹提取实验槽的设计
2.3.4 有机玻璃裂纹扩展实验
2.3.5 岩石爆破裂纹扩展实验
2.3.6 实验结果分析
2.4 本章小结
3 爆破波碰撞聚能的理论分析
3.1 爆轰波的基础理论
3.1.1 爆轰波的守恒方程
3.1.2 稳定爆轰的C-J条件
3.1.3 凝聚炸药爆轰参数的近似计算
3.2 爆轰波碰撞聚能的全过程分析
3.2.1 爆轰波的正碰撞
3.2.2 爆轰波的斜碰撞
3.2.3 爆轰波的马赫反射
3.2.4 爆轰波碰撞的压力变化过程
3.3 爆轰波碰撞的锥形流理论
3.4 本章小结
4 爆轰波碰撞聚能的数值计算
4.1 LS-DYNA程序简介
4.2 炸药及岩石材料的参数确定
4.2.1 凝聚炸药及爆轰产物的状态方程
4.2.2 岩石材料的本构关系
4.3 单炮孔爆轰波传播及裂纹扩展分析
4.3.1 数值模型及算法选择
4.3.2 爆轰波传播及碰撞过程
4.3.3 岩石爆生裂纹扩展过程
4.4 双炮孔岩石爆破裂纹扩展分析
4.4.1 数值模型
4.4.2 结果分析与讨论
4.5 基于物质点法的炸药猛度实验动态分析
4.5.1 物质点法相关理论
4.5.2 数值分析模型
4.5.3 炸药猛度实验动态分析
4.6 本章小结
5 爆轰波碰撞聚能的工业应用
5.1 爆轰聚能孔桩爆破研究
5.1.1 工程背景及爆破参数设计
5.1.2 爆破难点
5.1.3 爆轰波碰撞聚能孔桩爆破
5.1.4 实验结果及分析
5.2 爆轰聚能盾构地下孤石爆破研究
5.2.1 工程背景及爆破参数设计
5.2.2 爆破难点
5.2.3 爆轰波碰撞聚能地下孤石爆破
5.2.4 实验效果及经济效益分析
5.3 爆轰聚能露天采矿台阶爆破研究
5.3.1 工程背景及爆破参数设计
5.3.2 爆破存在的问题
5.3.3 爆轰波碰撞聚能台阶爆破
5.3.4 实验结果及分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆轰波碰撞的聚能效应[J]. 缪玉松,李晓杰,王小红,闫鸿浩,陈翔. 爆炸与冲击. 2017(03)
[2]偏心对称起爆战斗部破片初速的增益[J]. 王力,韩峰,陈放,马晓青. 爆炸与冲击. 2016(01)
[3]盾构隧址区无自由面基岩孤石爆破预处理技术炸药单耗确定研究[J]. 刘洪震. 隧道建设. 2015(03)
[4]偏心不耦合装药爆破裂纹扩展实验研究[J]. 管少华,蒲传金,肖定军,廖涛,郭王林. 爆破. 2015(01)
[5]两点起爆双槽聚能装药的模拟及实验研究[J]. 肖雄,张建华,吴芳,雷兴良. 爆破. 2015(01)
[6]不同位置空气间隔装药爆破减振和破碎效果试验[J]. 张迎吉,周建敏,徐文文,赵昌鑫,王建军,叶海旺. 工程爆破. 2015(01)
[7]炸药爆轰物质点法三维数值模拟[J]. 王宇新,李晓杰,王小红,闫鸿浩,孙明. 应用数学和力学. 2015(02)
[8]多点起爆装药结构参数对尾翼EFP成型的影响[J]. 刘建青,顾文彬,徐浩铭,陆鸣,武双章. 含能材料. 2014(05)
[9]空气间隔装药预裂爆破空气比经验公式分析[J]. 郑炳旭,吴亮,宋锦泉,陈明,严鹏. 工程爆破. 2014(05)
[10]爆轰波碰撞聚能无网格MPM法数值模拟[J]. 王宇新,李晓杰,闫鸿浩,王小红,孙明. 计算力学学报. 2014(02)
博士论文
[1]环向聚能装药的数值模似与应用研究[D]. 陈伟.中国科学技术大学 2015
[2]水下爆炸冲击问题的物质点法研究[D]. 杨文淼.哈尔滨工程大学 2013
[3]固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D]. 张忠.哈尔滨工程大学 2010
[4]二维定常超音速流中激波马赫反射的波系结构与转捩研究[D]. 高波.清华大学 2010
[5]空气间隔装药爆破机理及应用研究[D]. 朱红兵.武汉大学 2006
[6]高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟[D]. 曹雄.中北大学 2005
硕士论文
[1]高应力岩体爆破作用效果的数值模拟[D]. 李莹.东北大学 2013
[2]定向战斗部偏心多点起爆技术及其增益效能研究[D]. 孙兴昀.南京理工大学 2013
[3]爆破荷载作用下隧洞围岩动力响应及破坏模式研究[D]. 卢珊珊.天津大学 2012
[4]基于数字图像处理技术的爆堆粒度分析[D]. 李凯.哈尔滨工业大学 2011
[5]不耦合条件下导爆索起爆性能的研究[D]. 胡海燕.中南大学 2011
[6]图像处理技术在岩体块度分析中的应用[D]. 吕林.武汉理工大学 2011
[7]钝感炸药的爆轰波传播研究[D]. 董炯.国防科学技术大学 2009
[8]乳化炸药的改性及工艺研究[D]. 王丽丽.中北大学 2008
[9]台阶爆破块度分布测定及其优化研究[D]. 黄志辉.华侨大学 2005
本文编号：3528846
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 岩石爆破作用研究现状
1.1.1 岩石爆破破碎理论模型
1.1.2 炸药与岩石匹配问题
1.2 聚能爆破技术研究现状
1.2.1 有金属罩的聚能爆破
1.2.2 无金属罩的聚能爆破
1.2.3 切缝药包爆破技术
1.2.4 切槽爆破
1.2.5 空气间隔装药爆破技术
1.2.6 多点起爆战斗部定向飞片控制技术
1.3 工业爆破器材简介
1.3.1 工业起爆器材
1.3.2 工业炸药
1.4 本文主要研究内容
2 爆轰波碰撞聚能的实验研究
2.1 刻蚀与扩孔显像实验研究
2.1.1 钢板刻蚀实验
2.1.2 铝板扩孔实验
2.2 炸药爆炸性能实验研究
2.2.1 炸药猛度对比实验与分析
2.2.2 炸药作功能力对比实验与分析
2.3 爆轰聚能爆破裂纹扩展实验研究
2.3.1 相似理论与爆破模型
2.3.2 分水岭图像处理技术在块度分析中的应用
2.3.3 岩石爆破裂纹提取实验槽的设计
2.3.4 有机玻璃裂纹扩展实验
2.3.5 岩石爆破裂纹扩展实验
2.3.6 实验结果分析
2.4 本章小结
3 爆破波碰撞聚能的理论分析
3.1 爆轰波的基础理论
3.1.1 爆轰波的守恒方程
3.1.2 稳定爆轰的C-J条件
3.1.3 凝聚炸药爆轰参数的近似计算
3.2 爆轰波碰撞聚能的全过程分析
3.2.1 爆轰波的正碰撞
3.2.2 爆轰波的斜碰撞
3.2.3 爆轰波的马赫反射
3.2.4 爆轰波碰撞的压力变化过程
3.3 爆轰波碰撞的锥形流理论
3.4 本章小结
4 爆轰波碰撞聚能的数值计算
4.1 LS-DYNA程序简介
4.2 炸药及岩石材料的参数确定
4.2.1 凝聚炸药及爆轰产物的状态方程
4.2.2 岩石材料的本构关系
4.3 单炮孔爆轰波传播及裂纹扩展分析
4.3.1 数值模型及算法选择
4.3.2 爆轰波传播及碰撞过程
4.3.3 岩石爆生裂纹扩展过程
4.4 双炮孔岩石爆破裂纹扩展分析
4.4.1 数值模型
4.4.2 结果分析与讨论
4.5 基于物质点法的炸药猛度实验动态分析
4.5.1 物质点法相关理论
4.5.2 数值分析模型
4.5.3 炸药猛度实验动态分析
4.6 本章小结
5 爆轰波碰撞聚能的工业应用
5.1 爆轰聚能孔桩爆破研究
5.1.1 工程背景及爆破参数设计
5.1.2 爆破难点
5.1.3 爆轰波碰撞聚能孔桩爆破
5.1.4 实验结果及分析
5.2 爆轰聚能盾构地下孤石爆破研究
5.2.1 工程背景及爆破参数设计
5.2.2 爆破难点
5.2.3 爆轰波碰撞聚能地下孤石爆破
5.2.4 实验效果及经济效益分析
5.3 爆轰聚能露天采矿台阶爆破研究
5.3.1 工程背景及爆破参数设计
5.3.2 爆破存在的问题
5.3.3 爆轰波碰撞聚能台阶爆破
5.3.4 实验结果及分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆轰波碰撞的聚能效应[J]. 缪玉松,李晓杰,王小红,闫鸿浩,陈翔. 爆炸与冲击. 2017(03)
[2]偏心对称起爆战斗部破片初速的增益[J]. 王力,韩峰,陈放,马晓青. 爆炸与冲击. 2016(01)
[3]盾构隧址区无自由面基岩孤石爆破预处理技术炸药单耗确定研究[J]. 刘洪震. 隧道建设. 2015(03)
[4]偏心不耦合装药爆破裂纹扩展实验研究[J]. 管少华,蒲传金,肖定军,廖涛,郭王林. 爆破. 2015(01)
[5]两点起爆双槽聚能装药的模拟及实验研究[J]. 肖雄,张建华,吴芳,雷兴良. 爆破. 2015(01)
[6]不同位置空气间隔装药爆破减振和破碎效果试验[J]. 张迎吉,周建敏,徐文文,赵昌鑫,王建军,叶海旺. 工程爆破. 2015(01)
[7]炸药爆轰物质点法三维数值模拟[J]. 王宇新,李晓杰,王小红,闫鸿浩,孙明. 应用数学和力学. 2015(02)
[8]多点起爆装药结构参数对尾翼EFP成型的影响[J]. 刘建青,顾文彬,徐浩铭,陆鸣,武双章. 含能材料. 2014(05)
[9]空气间隔装药预裂爆破空气比经验公式分析[J]. 郑炳旭,吴亮,宋锦泉,陈明,严鹏. 工程爆破. 2014(05)
[10]爆轰波碰撞聚能无网格MPM法数值模拟[J]. 王宇新,李晓杰,闫鸿浩,王小红,孙明. 计算力学学报. 2014(02)
博士论文
[1]环向聚能装药的数值模似与应用研究[D]. 陈伟.中国科学技术大学 2015
[2]水下爆炸冲击问题的物质点法研究[D]. 杨文淼.哈尔滨工程大学 2013
[3]固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D]. 张忠.哈尔滨工程大学 2010
[4]二维定常超音速流中激波马赫反射的波系结构与转捩研究[D]. 高波.清华大学 2010
[5]空气间隔装药爆破机理及应用研究[D]. 朱红兵.武汉大学 2006
[6]高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟[D]. 曹雄.中北大学 2005
硕士论文
[1]高应力岩体爆破作用效果的数值模拟[D]. 李莹.东北大学 2013
[2]定向战斗部偏心多点起爆技术及其增益效能研究[D]. 孙兴昀.南京理工大学 2013
[3]爆破荷载作用下隧洞围岩动力响应及破坏模式研究[D]. 卢珊珊.天津大学 2012
[4]基于数字图像处理技术的爆堆粒度分析[D]. 李凯.哈尔滨工业大学 2011
[5]不耦合条件下导爆索起爆性能的研究[D]. 胡海燕.中南大学 2011
[6]图像处理技术在岩体块度分析中的应用[D]. 吕林.武汉理工大学 2011
[7]钝感炸药的爆轰波传播研究[D]. 董炯.国防科学技术大学 2009
[8]乳化炸药的改性及工艺研究[D]. 王丽丽.中北大学 2008
[9]台阶爆破块度分布测定及其优化研究[D]. 黄志辉.华侨大学 2005
本文编号：3528846
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3528846.html
