含交叉节理岩体爆炸应力波衰减规律研究

发布时间：2017-08-23 17:28

  本文关键词：含交叉节理岩体爆炸应力波衰减规律研究

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【摘要】：在岩土开挖过程中,爆破施工是最为常用的方法,其具有成本低,速度快,操作简单等特点。但是由于岩体的复杂特性,爆炸的效果往往难以控制,特别是在存在节理的岩体中,爆炸应力波的传播因节理的存在而发生复杂的变化,会伴随有能量的聚集、叠加等现象,从而导致爆破效果难以达到预期目的。本文在深入了解国内外相关研究现状的基础上,研究爆炸应力波在含有交叉节理岩体中的传播规律。借助PFC2D离散元软件,通过室内动力冲击试验试验和模拟实验反演算获取岩体的细观力学参数,在此基础上建立了集中药包作用下无节理岩体的爆破模型,得到应力波在无节理岩体传播过程中的衰减规律并与理论值进行了对比。在验证模型适应性的基础上,建立了交叉节理岩体的爆破模型,在爆炸模拟的过程中,对不同关键点处的应力峰值进行了分析,研究了交叉节理与药包的相对位置关系(节理交叉角、节理交点与起爆点距离)对爆炸应力波衰减影响的规律,结果表明:爆炸应力波以在传播过程中有节理一面的传播速度要明显滞后于无节理一侧,当应力波传播遇到节理后会发生明显的反射和折射现象,造成能量波的聚集、削减现象;岩石交叉节理与起爆点的相对位置关系对爆破漏斗及爆破块体的大小有较大的影响,总体上L和β越小,爆破漏斗的形状越不规则,爆破后岩石破碎区块体越大。
【关键词】：爆炸应力波 衰减 聚集
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 研究背景及意义9-15
• 1.1 研究的意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外关于爆炸应力波问题的提出及发展历程11-12
• 1.2.2 国内关于应力波问题的研究12-13
• 1.3 本文主要研究内容及方法13-15
• 第2章 颗粒离散元理论基础15-21
• 2.1 颗粒离散元法基本原理15-18
• 2.1.1 概述15
• 2.1.2 基本原理15-16
• 2.1.3 颗粒离散元基本方程16-18
• 2.2 PFC2D程序简介18-21
• 2.2.1 颗粒离散元法基本假设19
• 2.2.2 颗粒离散元法的特点19-21
• 第3章 岩石爆破中爆炸应力波的基本规律21-29
• 3.1 概述21-22
• 3.2 岩石的爆破作用22-24
• 3.2.1 岩石爆破的内部作用22-23
• 3.2.2 岩石爆破的外部作用23-24
• 3.3 岩石内爆炸应力波的基本规律24-27
• 3.3.1 在爆炸冲击载荷作用下岩石的变形特点24-25
• 3.3.2 爆炸过程中岩石内的应力场25-27
• 3.4 本章小结27-29
• 第4章 室内岩石动力冲击试验29-41
• 4.1 概述29
• 4.2 试样制备29-30
• 4.3 试验装置30-35
• 4.3.1 XJL-98 落锤式冲击试验机30-32
• 4.3.2 数据的动态采集32
• 4.3.3 检测设置32-35
• 4.4 落锤冲击试验35-40
• 4.4.1 相同重锤质量、不同起落高度冲击规律研究35-37
• 4.4.2 同一起落高度不同重锤质量冲击规律研究37-40
• 4.5 结论40-41
• 第5章 节理岩体爆炸应力波传播及衰减的离散元模拟41-59
• 5.1 离散元数值模型建立41-46
• 5.1.1 爆炸应力波模拟41
• 5.1.2 模型细观参数研究41-46
• 5.2 无节理岩体爆炸应力波传播过程数值模拟及其理论分析46-49
• 5.2.1 无节理岩体爆炸过程模拟46-48
• 5.2.2 无节理岩体爆炸应力波衰减规律48-49
• 5.3 交叉节理岩体爆炸应力波传播过程数值模拟及其理论分析49-57
• 5.3.1 岩石交叉节理爆炸模型的建立49-50
• 5.3.2 交叉节理岩体应力波的传播过程与爆破形态分析50-52
• 5.3.3 应力波跨越交叉节理的衰减规律52-57
• 5.4 结论57-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 不足与展望60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文64-65
• 致谢65

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本文编号：726342