爆炸载荷下空孔缺陷与爆生裂纹扩展行为研究

发布时间：2024-12-22 00:32

　　 空孔在岩石巷道直眼掏槽爆破中具有重要作用,为研究空孔及其缺陷在爆炸荷载作用下的扩展行为和作用机理,以PMMA代替岩石材料,利用预制裂纹代替空孔缺陷,借助动态焦散线系统和理论分析为手段,研究不同间距下空孔、空孔处预制裂纹、爆生裂纹动态扩展规律及机理,分析不同"径距比"与掏槽效果的关系。研究结果表明:在装药量一定的情况下,随着炮孔与空孔距离的变化,爆生裂纹扩展距离呈现递增而预制裂纹扩展距离呈现递减的趋势,但都存在极值;当炮孔与空孔距离较小时,爆生裂纹和预制裂纹扩展及相互作用最复杂,爆生裂纹扩展经历由压缩应力波为主,表现为直线的前期扩展;由空孔处发射应力波和压缩应力波共同作用下,爆生裂纹偏离炮孔与空孔连心线的中期扩展,以及由空孔应力集中区作用使爆生裂纹向空孔方向偏移的后期阶段;预制裂纹扩展经历由空孔处应力集中作用下,表现为直线的前期扩展,以及由爆生裂纹处反射拉伸波作用使其向爆生裂纹发展的后期阶段;当炮孔与空孔距离较大时,反射应力波及应力集中效应对爆生裂纹和预制裂纹扩展在减弱,爆生裂纹与预制裂纹扩展行为仅有前期直线扩展阶段。"径距比"的大小对爆破效果影响较大,直眼掏槽爆破应以最优"径距比"作为...

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【部分图文】：

图1 透射式焦散线实验系统

动焦散测试系统,研究爆炸裂纹和爆炸应力波相互作用规律的主要手段,其是利用光测力学的原理,主要构成有高速摄影仪、场镜、试件、激光光源等,其构成如图1所示。1.2实验所用试件及主要参数

图2 炮孔与空孔布置方案

实验采用7种方案,空孔和炮孔之间的距离L(图2)分别为55mm、65mm、75mm、85mm、95mm、115mm、125mm。研究不同距离下爆生裂纹及空孔缺陷对裂纹扩展行为的影响。1.3实验分析计算原理

图10 爆生和预制裂纹扩展距离变化

从裂纹动态扩展过程及最终的结果可以看出,随着间距L的改变,空孔对爆生裂纹和预制裂纹的扩展存在一定影响规律:如图10所示,装药量一定的前提下,当L不断增大时,爆生裂纹的长度不断增大,等增大到一定距离后就停止;空孔处预制裂纹呈现递减的趋势,当L增大到一定范围时,预制裂纹不扩展。在本实....

图11 预制裂纹尖端在反射应力波作用下的应力状态

从以上分析可以看出,预制裂纹的扩展行为受到空孔处应力集中和爆生裂纹的影响,分为扩展早期和晚期两个阶段。扩展早期先是沿着连心线方向扩展,其主要受到应力集中的作用;扩展后期,当爆生裂纹出现时为预制裂纹扩展提供了自由面,反射应力波引导预制裂纹向自由面方向扩展。(2)爆生裂纹扩展行为及....

本文编号：4019159