台阶爆破岩体块度及爆堆数值模拟研究
发布时间：2021-09-08 12:16
在水利水电堆石坝料场开挖获取级配料的过程中,提高开挖质量,尽量减少对自然环境的扰动破坏,对于料场附近的环境保护意义深远。料场爆破开挖获取级配料的过程中,如何获得良好上坝级配料成为关键性技术难题,而基于此的岩体爆破块度分布情况也具有十分重要的研究意义与实用价值。本文针对水工堆石坝级配料这一研究对象,采用理论分析、LS/DYNA-DDA耦合数值模拟以及现场实测相佐证的办法,对基于应变率-块度筛分拟合的预测模型和台阶爆破破碎过程的耦合数值模拟进行了研究,得到以下结论:（1）基于台阶爆破的破岩机理及过程,对台阶要素和主要参数的选取方法作进行集中阐述;将岩石爆破块度预测模型分为分布函数模型、应力波模型、能量模型和分形模型四大类,对其分析比较;对影响爆堆形态的影响因素及渣堆块度的测定方法作了研究。（2）探讨了小块度料的产生机理与理论确定方法,确定了影响粉碎区半径的因素;提出了基于应变率-块度筛分拟合模型的细粒料爆破数值模拟方法,以两河口和长河坝水电工程为例进行应用验证,并结合其现场筛分结果将该仿真方法与KUS模型比对,验证了新预测方法的合理性;在此基础上,对影响小块度料形成的岩体结构面、岩石弹性模...
【文章来源】：长江科学院湖北省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 问题的提出及意义
1.2 研究现状
1.2.1 岩石爆破破碎机理研究现状
1.2.2 岩石爆破块度预测理论研究现状
1.2.3 岩石爆破块度测量识别技术研究现状
1.2.4 数值模拟在岩石爆破领域应用研究现状
1.3 目前研究存在的问题和不足
1.4 研究内容
第二章 台阶爆破基本原理研究
2.1 岩石台阶爆破破岩机理及参数
2.1.1 台阶爆破破岩过程
2.1.2 台阶要素及主要参数
2.2 岩石爆破块度预测模型的研究
2.2.1 分布函数模型
2.2.2 应力波模型
2.2.3 能量模型
2.2.4 分形模型
2.3 爆堆形态预测的研究
2.3.1 抛掷弹道理论
2.3.2 休止角
2.3.3 爆堆形态
2.3.4 块度测定
2.4 本章小结
第三章 台阶爆破小块度料的产生机理及数值模拟
3.1 爆破小块度料的产生机理与理论确定方法
3.1.1 计算前提条件
3.1.2 爆破分区计算过程
3.1.3 粉碎区范围影响因素
3.2 基于应变率-块度筛分拟合的爆破小块度料预测模型
3.2.1 计算方法
3.2.2 技术路线
3.3 爆破小块度料的数值仿真方法与验证
3.3.1 工程简介
3.3.2 模型建立
3.3.3 爆破振动衰减规律拟合
3.3.4 爆破块度筛分结果拟合
3.3.5 预测模型比较与分析
3.4 深孔台阶爆破小块度料形成的影响因素分析
3.4.1 结构面的影响
3.4.2 弹性模量的影响
3.4.3 不耦合系数的影响
3.5 本章小结
第四章 台阶爆破块体运动过程数值模拟
4.1 不同爆破排距作用条件下的岩石抛掷过程模拟
4.1.1 建立数值模型
4.1.2 抛掷过程模拟与分析
4.2 DDA数值模拟验证岩石抛掷弹道理论及完善
4.2.1 建立数值模型
4.2.2 抛掷过程模拟与分析
4.3 不同岩体结构面条件下的岩石抛掷过程模拟
4.3.1 建立数值模型
4.3.2 抛掷过程模拟与分析
4.4 本章小结
第五章 台阶爆破全过程的LS/DYNA-DDA耦合模拟
5.1 岩体爆破不同区域块度分布的模拟方法分析
5.1.1 块度粒径小于5mm数值仿真分析
5.1.2 块度粒径大于5mm数值仿真分析
5.1.3 爆破块度分布的LS/DYNA-DDA耦合仿真计算方法
5.2 台阶爆破全过程精细化数值模型及验证
5.2.1 模型建立
5.2.2 LS/DYNA-DDA耦合过程
5.2.3 爆堆形态分析
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于统计分级判别的爆破块度预测模型[J]. 武仁杰,李海波,于崇,夏祥. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[2]基于三维激光扫描的露天台阶爆破数字化研究[J]. 佘勇,余红兵,刘强. 采矿技术. 2017(05)
[3]冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究[J]. 李晓锋,李海波,刘凯,张乾兵,邹飞,黄理兴,ZHAO Jian. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[4]基于原生节理统计和爆破裂纹模拟的堆石料块度分布预测[J]. 吴发名,刘勇林,李洪涛,姚强. 岩石力学与工程学报. 2017(06)
[5]Pre-treatment of rocks prior to comminution——A critical review of present practices[J]. Somani Aditya,Nandi Tapas K.,Pal Samir K.,Majumder Arun K.. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(02)
[6]Kinetic energy and its applications in mining engineering[J]. Zhang Zongxian. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(02)
[7]破碎后微小煤颗粒分布与破碎功关系实验研究[J]. 罗甲渊,黄滚,熊阳涛,张龙. 煤炭学报. 2016(12)
[8]露天台阶爆破块度参数的RBF-SVM预测模型[J]. 江国华. 铜业工程. 2016(05)
[9]基于PFC2D岩石颗粒破碎强度和能量的分形模型[J]. 冯兴波,奚悦,宋丹青,徐永福. 工程地质学报. 2016(04)
[10]碎石颗粒形状测量与评定的初步研究[J]. 张家发,叶加兵,陈劲松,李少龙. 岩土力学. 2016(02)
博士论文
[1]冲击载荷下脆性颗粒材料多尺度变形破碎特性研究[D]. 黄俊宇.中国科学技术大学 2016
[2]水泥物料力学性能评价与小能量破碎理论[D]. 王秀芳.中国建筑材料科学研究总院 2011
[3]颗粒粒径和形态计算机视觉测量方法研究[D]. 孔明.东南大学 2005
硕士论文
[1]爆破破岩模拟的DDA方法及其应用[D]. 魏斌.西南科技大学 2016
[2]基于离散元法的多尺度内聚颗粒模型构建及冲击破碎能耗分析[D]. 余世科.江西理工大学 2015
[3]碎石颗粒形状评定及其对碎石料渗透性影响的初步研究[D]. 叶加兵.长江科学院 2015
[4]准脆性颗粒材料的受压渐进破碎机制研究[D]. 池昌江.清华大学 2015
[5]围堰拆除爆破块度及爆堆形态的预测与控制研究[D]. 李啸.长江科学院 2012
[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]基于分形理论的节理岩体爆破块度试验研究[D]. 钱烨.武汉理工大学 2005
[8]岩体爆破块度分布的预报模型分析[D]. 张有才.武汉大学 2005
[9]攀枝花钒钛磁铁矿碎磨力学特性研究[D]. 刘国岗.昆明理工大学 2002
本文编号：3390771
【文章来源】：长江科学院湖北省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 问题的提出及意义
1.2 研究现状
1.2.1 岩石爆破破碎机理研究现状
1.2.2 岩石爆破块度预测理论研究现状
1.2.3 岩石爆破块度测量识别技术研究现状
1.2.4 数值模拟在岩石爆破领域应用研究现状
1.3 目前研究存在的问题和不足
1.4 研究内容
第二章 台阶爆破基本原理研究
2.1 岩石台阶爆破破岩机理及参数
2.1.1 台阶爆破破岩过程
2.1.2 台阶要素及主要参数
2.2 岩石爆破块度预测模型的研究
2.2.1 分布函数模型
2.2.2 应力波模型
2.2.3 能量模型
2.2.4 分形模型
2.3 爆堆形态预测的研究
2.3.1 抛掷弹道理论
2.3.2 休止角
2.3.3 爆堆形态
2.3.4 块度测定
2.4 本章小结
第三章 台阶爆破小块度料的产生机理及数值模拟
3.1 爆破小块度料的产生机理与理论确定方法
3.1.1 计算前提条件
3.1.2 爆破分区计算过程
3.1.3 粉碎区范围影响因素
3.2 基于应变率-块度筛分拟合的爆破小块度料预测模型
3.2.1 计算方法
3.2.2 技术路线
3.3 爆破小块度料的数值仿真方法与验证
3.3.1 工程简介
3.3.2 模型建立
3.3.3 爆破振动衰减规律拟合
3.3.4 爆破块度筛分结果拟合
3.3.5 预测模型比较与分析
3.4 深孔台阶爆破小块度料形成的影响因素分析
3.4.1 结构面的影响
3.4.2 弹性模量的影响
3.4.3 不耦合系数的影响
3.5 本章小结
第四章 台阶爆破块体运动过程数值模拟
4.1 不同爆破排距作用条件下的岩石抛掷过程模拟
4.1.1 建立数值模型
4.1.2 抛掷过程模拟与分析
4.2 DDA数值模拟验证岩石抛掷弹道理论及完善
4.2.1 建立数值模型
4.2.2 抛掷过程模拟与分析
4.3 不同岩体结构面条件下的岩石抛掷过程模拟
4.3.1 建立数值模型
4.3.2 抛掷过程模拟与分析
4.4 本章小结
第五章 台阶爆破全过程的LS/DYNA-DDA耦合模拟
5.1 岩体爆破不同区域块度分布的模拟方法分析
5.1.1 块度粒径小于5mm数值仿真分析
5.1.2 块度粒径大于5mm数值仿真分析
5.1.3 爆破块度分布的LS/DYNA-DDA耦合仿真计算方法
5.2 台阶爆破全过程精细化数值模型及验证
5.2.1 模型建立
5.2.2 LS/DYNA-DDA耦合过程
5.2.3 爆堆形态分析
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于统计分级判别的爆破块度预测模型[J]. 武仁杰,李海波,于崇,夏祥. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[2]基于三维激光扫描的露天台阶爆破数字化研究[J]. 佘勇,余红兵,刘强. 采矿技术. 2017(05)
[3]冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究[J]. 李晓锋,李海波,刘凯,张乾兵,邹飞,黄理兴,ZHAO Jian. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[4]基于原生节理统计和爆破裂纹模拟的堆石料块度分布预测[J]. 吴发名,刘勇林,李洪涛,姚强. 岩石力学与工程学报. 2017(06)
[5]Pre-treatment of rocks prior to comminution——A critical review of present practices[J]. Somani Aditya,Nandi Tapas K.,Pal Samir K.,Majumder Arun K.. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(02)
[6]Kinetic energy and its applications in mining engineering[J]. Zhang Zongxian. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(02)
[7]破碎后微小煤颗粒分布与破碎功关系实验研究[J]. 罗甲渊,黄滚,熊阳涛,张龙. 煤炭学报. 2016(12)
[8]露天台阶爆破块度参数的RBF-SVM预测模型[J]. 江国华. 铜业工程. 2016(05)
[9]基于PFC2D岩石颗粒破碎强度和能量的分形模型[J]. 冯兴波,奚悦,宋丹青,徐永福. 工程地质学报. 2016(04)
[10]碎石颗粒形状测量与评定的初步研究[J]. 张家发,叶加兵,陈劲松,李少龙. 岩土力学. 2016(02)
博士论文
[1]冲击载荷下脆性颗粒材料多尺度变形破碎特性研究[D]. 黄俊宇.中国科学技术大学 2016
[2]水泥物料力学性能评价与小能量破碎理论[D]. 王秀芳.中国建筑材料科学研究总院 2011
[3]颗粒粒径和形态计算机视觉测量方法研究[D]. 孔明.东南大学 2005
硕士论文
[1]爆破破岩模拟的DDA方法及其应用[D]. 魏斌.西南科技大学 2016
[2]基于离散元法的多尺度内聚颗粒模型构建及冲击破碎能耗分析[D]. 余世科.江西理工大学 2015
[3]碎石颗粒形状评定及其对碎石料渗透性影响的初步研究[D]. 叶加兵.长江科学院 2015
[4]准脆性颗粒材料的受压渐进破碎机制研究[D]. 池昌江.清华大学 2015
[5]围堰拆除爆破块度及爆堆形态的预测与控制研究[D]. 李啸.长江科学院 2012
[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]基于分形理论的节理岩体爆破块度试验研究[D]. 钱烨.武汉理工大学 2005
[8]岩体爆破块度分布的预报模型分析[D]. 张有才.武汉大学 2005
[9]攀枝花钒钛磁铁矿碎磨力学特性研究[D]. 刘国岗.昆明理工大学 2002
本文编号：3390771
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