爆炸气体驱动下岩体破裂的有限元-离散元模拟

发布时间：2017-08-05 11:38

  本文关键词：爆炸气体驱动下岩体破裂的有限元-离散元模拟

  更多相关文章： 有限元/离散元 岩石爆破 裂纹扩展 裂隙网络

【摘要】：在原有有限元/离散元(FEM/DEM)耦合分析方法中,实现了一种新的爆破计算模型。该模型考虑了在爆生气体的作用下,随着裂隙的扩展,气体占据的体积不断增大,气体压力逐渐减小这一问题。同时考虑了气体嵌入与爆腔联通的裂隙对裂隙的作用力。克服了原有FEM/DEM方法中的爆破模型仅仅将压力施加于爆腔四周的岩壁上,无法考虑爆生气体嵌入生成的裂隙对裂隙的作用。提出了一种新颖的贯通裂隙网络形成的递归搜索算法,只需通过编写一个简单的递归函数,即可实现复杂裂隙网络的搜索,采用一种简洁的方法完成了对复杂问题的处理。最后通过一个爆破算例,结果表明FEM/DEM方法可以对爆炸过程中应力波的传播及岩体中裂纹的萌生、扩展进行全程捕捉,展现了该方法用于爆破模拟的潜力。
【作者单位】： 北京工业大学建筑工程学院;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室;
【关键词】： 有限元/离散元 岩石爆破 裂纹扩展 裂隙网络
【基金】：国家自然科学青年基金项目(No.11202223) 国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2014CB047100,No.2011CB013505)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言岩石爆破是一个复杂的动力学破坏过程,对于爆破成缝的机制主要有两种观点:一是炸药爆炸后在岩体中产生应力波并作用于岩体,使之形成裂隙,即应力波作用理论,但研究表明[1],应力波的持续时间极短,而裂隙的扩展速度远小于应力波的速度,在如此短时间内,裂隙的扩展长度是十分

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 高金石,杨军,张继春;准静态压力作用下岩体爆破成缝方向与机理的研究[J];爆炸与冲击;1990年01期

2 杨小林,王梦恕;爆生气体作用下岩石裂纹的扩展机理[J];爆炸与冲击;2001年02期

3 姜清辉,朱传云;动力学问题的DDA方法及其在爆破抛掷过程中的应用[J];工程爆破;2004年03期

4 苏都都;严鹏;卢文波;陈明;;露天台阶爆破爆堆形态的PFC模拟[J];爆破;2012年03期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 叶晓明,李成芳;三维切槽孔爆破方法[J];地下空间;1999年03期

2 马行东;李海波;冯海鹏;;动参数对三维洞室动态特性的影响分析[J];地下空间与工程学报;2006年01期

3 张宁;李术才;徐帮树;薛翊国;张霄;;侧压力系数对海底隧道爆破效应影响数值分析[J];地下空间与工程学报;2010年02期

4 宗琦,马芹永,王从平;立井冻土爆破的理论与实践[J];冰川冻土;2002年02期

5 梁文学;松软膨胀岩巷的爆破与支护[J];北京工业职业技术学院学报;2005年01期

6 张力民;吴爱祥;刘红岩;;一维冲击损伤应力波传播过程的流形元模拟[J];兵工学报;2009年S2期

7 吕晓聪;许金余;张龙;张磊;;大直径SHPB系统角闪岩的冲击动力试验[J];兵工学报;2010年S1期

8 苏国韶;张小飞;符兴义;陈光强;;爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC~(3D)数值模拟方法[J];北京理工大学学报;2009年06期

9 刘红岩,胡刚;有关爆破损伤变量定义中存在的问题及探讨[J];爆破;2003年03期

10 田会礼,田运生;部分钢筋混凝土基础分层松动爆破拆除[J];爆破;2003年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张成良;李新平;代翼飞;;考虑损伤效应的岩锚梁光面爆破数值分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年

2 孟海利;薛里;任亮平;张志毅;杨年华;;饱和软黏土地基中的爆炸效应分析[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年

3 王志有;张可宝;李海波;许明清;张可玉;;城镇复杂环境下的深基坑控制爆破[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年

4 刘红岩;王贵和;赵乐华;周辉峰;马孝春;;冲击损伤应力波传播过程的数值流形方法模拟[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集（上册）[C];2009年

5 吕晓聪;许金余;张龙;张磊;;大直径SHPB系统角闪岩的冲击动力试验[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集（上册）[C];2009年

6 刘红岩;吕淑然;秦四清;;岩石冲击损伤演化规律数值流形方法模拟[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年

7 刘宁;朱维申;李景龙;;爆破荷载作用下岩石裂纹扩展判据及FLAC~(3D)模拟研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年

8 张继春;郑爽英;郭学彬;刘泉;曾林;;毛家湾隧道掘进爆破对邻近引水洞安全的影响分析[A];第八届全路工程爆破学术会议铁道工程爆破论文集[C];2009年

9 戚发业;刘茂刚;凌雅琴;;东鞍山铁矿山头深孔爆破处理新方法[A];岩石破碎理论与实践——全国第五届岩石破碎学术会论文选集[C];1992年

10 李海波;马行东;邵蔚;夏祥;戴会超;肖克强;;地震波参数对地下岩体洞室位移特性的影响分析[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年

2 宫凤强;动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D];中南大学;2010年

3 徐光兴;地震作用下边坡工程动力响应与永久位移分析[D];西南交通大学;2011年

4 彭念;原位扩建隧道围岩力学响应机理研究[D];重庆大学;2010年

5 赵新涛;城市岩体开挖爆破振动效应及安全控制研究[D];重庆大学;2010年

6 李小琴;坚硬覆岩下重复采动离层水涌突机理研究[D];中国矿业大学;2011年

7 李忠建;半胶结低强度围岩浅埋煤层开采覆岩运动及水害评价研究[D];山东科技大学;2011年

8 郑周练;螺旋切槽孔松动爆破力学机理及试验研究[D];重庆大学;2003年

9 索永录;综放开采坚硬顶煤预先爆破弱化技术基础研究[D];西安科技大学;2004年

10 姜彤;边坡在地震力作用下的加卸载响应规律与非线性稳定分析[D];中国地震局地质研究所;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曹恒将;考虑动载的巷道顶板离层及控制的FLAC3D模拟研究[D];山东科技大学;2010年

2 王卫超;煤体中爆炸应力波及爆破作用的试验研究[D];河南理工大学;2010年

3 路耀邦;关角隧道断层破碎带周边控制爆破技术研究[D];河南理工大学;2010年

4 吕磊;深孔水耦合爆破防治冲击地压技术及应用研究[D];河南理工大学;2010年

5 冯锐;铜坑矿中深孔爆破震动下矿柱稳定性研究[D];江西理工大学;2010年

6 高亮;浅埋及软弱破碎围岩条件下大跨度隧道施工关键技术研究[D];北京交通大学;2011年

7 韩冰;提高龙首矿下向六角形进路式采矿爆破效率研究[D];昆明理工大学;2010年

8 范腾飞;复杂条件下小间距岩石隧道的钻爆施工控制研究[D];北京交通大学;2011年

9 王洋;节理裂隙岩体爆破数值模拟研究[D];武汉理工大学;2011年

10 徐向宇;鹤壁八矿煤巷掘进控制预裂松动爆破防突技术参数研究[D];河南理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴恒金;;光面爆破断裂原理的探讨[J];爆破;1987年04期

2 高文学;;非均质含裂隙岩体预裂爆破成缝的理论分析[J];爆破;1990年03期

3 王建宙,于亚伦,唐春海;不连续变形分析及其在拆除爆破研究中的应用[J];爆破;2001年02期

4 王中黔 ,王兴发 ,冯珊芬;预裂爆破的断裂原理[J];爆炸与冲击;1983年01期

5 李夕兵;论岩体软弱结构面对应力波传播的影响[J];爆炸与冲击;1993年04期

6 杨小林,王树仁;岩石爆破损伤断裂的细观机理[J];爆炸与冲击;2000年03期

7 戴俊;深埋岩石隧洞的周边控制爆破方法与参数确定[J];爆炸与冲击;2004年06期

8 卢文波，，陶振宇;预裂爆破中炮孔压力变化历程的理论分析[J];爆炸与冲击;1994年02期

9 王家来，徐颖;应变波对岩体的损伤作用和爆生裂纹传播[J];爆炸与冲击;1995年03期

10 张继春,彭琼芳;岩体爆破地震波衰减规律的现场试验与分析[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 雷周;FEM与DEM耦合方法研究及在汽车玻璃冲击破坏问题中的应用[D];华南理工大学;2011年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 赵学亮;;颗粒集合体变形破坏特征离散元计算分析(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2010年04期

2 郑俊杰;苗晨曦;谢明星;张军;;界面特性及填料粒径影响格栅加筋性能的离散元研究[J];岩土工程学报;2013年08期

3 赵金凤;严颖;季顺迎;;基于离散元模型的土石混合体直剪试验分析[J];固体力学学报;2014年02期

4 安关峰,殷坤龙,唐辉明;黄土坡滑坡的离散元研究[J];地球科学;2002年04期

5 赵其华,陈明东,尚岳全;向阳坪滑坡蠕滑动态分析[J];地质灾害与环境保护;1994年02期

6 秦剑峰;卓家寿;;可储能原则在一类岩爆问题中的研究和应用[J];计算力学学报;2009年03期

7 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 赵吉坤;陈佳虹;张慧清;;岩土细观破坏离散元模拟及力学特性研究[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年

本文编号：624723