岩石中柱形装药爆破破坏区域的理论计算

发布时间：2019-07-10 22:00

【摘要】：为了解决柱形装药在岩石中爆破破坏分区的问题,在空腔膨胀理论的基础上,采用Mohr-coulomb强度准则作为爆破近区的岩石本构模型,修正空腔膨胀理论中的速度场关系式,建立了柱形装药在岩石中爆破的力学控制方程,结合爆破弹性区的准静力解,给出了爆炸空腔、破碎区和径向裂缝区半径的理论计算公式。最后以四种岩石为研究对象,根据得到的理论公式进行算例分析,计算结果与相关文献资料进行比较,证明了理论公式的正确性。
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图片说明：在此基础上，葛涛(2005)、王在晖(2006)等人推导了近区的速度场表达式，给出了近区应力波的衰减规律，推导了爆破压碎区新型的速度场关系式，获得有破碎区尺寸参数的近似计算方法［7-9］。这些研究成果以岩石中的侵彻和爆炸为研究背景，在球坐标下对球对称的岩石中的爆炸与冲击问题开展研究。这为岩石中柱形装药爆破的破坏区域研究提供了很好的参考，本文即以此为基础，在轴对称坐标下建立岩石爆破近区的运动方程和新的速度场关系式，导出柱形装药在岩石中爆破形成的各破坏分区半径的计算公式。1基本假设如图1所示，炸药在岩体中爆炸后，将岩体的变形与破坏分为以下个区域，爆炸空腔(r＜a)，破碎区(a≤r＜b)，，当破碎波的传播慢于裂缝的扩展时，就产生了径向裂缝区(b≤r＜c)，在径向裂缝区之外是没有破坏的弹性区(r≥c)，其中a、b和c与时间t有关，r是现行半径。图1岩石破坏分区Fig．1Dividedzonesofrockbreakage2爆炸空腔爆炸空腔内的气体压力，可按照爆轰产物状态方程来确定［8］p(a)=p0ρnρ()zγ(1)式中，ρn和ρz为爆轰气体与固体炸药的密度。对于TNT可取以下参数值:ρz=1600kg/m3，p0=1010Pa，γ=3。对于柱形装药的轴对称问题来说，气体压力可以表示为p(a)=p0aa()0－2γ(2)式中，a0和a是装药的半径与现行爆炸腔室的半径。3破碎区3．1运动方程炸药爆炸引起的破坏区介质的运动方程用松散介质的运动方程描述，在空间坐标和轴对称坐标体系下的形式为［10］ρ鐓υ鐓t+υ鐓υ鐓()r=鐓σr鐓r+(σr－σθ)r(3)式中:ρ为岩石介质密度;υ为径向质点速度;
【作者单位】：海军工程大学勤务学院;解放军理工大学国防工程学院;总参工程兵第四设计研究所;
【基金】：国家自然科学青年基金项目(51308544)
【分类号】：U455.6

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