【摘 要】
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静态爆破技术具有无噪音、无震动、无飞石和无粉尘的优点,被广泛应用于岩土、交通、采矿、水利水电等工程中。针对圆孔装药后的膨胀应力在孔周边呈现均匀分布而无法控制裂纹
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静态爆破技术具有无噪音、无震动、无飞石和无粉尘的优点,被广泛应用于岩土、交通、采矿、水利水电等工程中。针对圆孔装药后的膨胀应力在孔周边呈现均匀分布而无法控制裂纹扩展方向这一问题,展开含不同形状单孔、多孔的静态定向破裂力学机理、实验及其技术研究。通过分析认为:微裂纹是在较高压应力、拉应力和药柱与孔壁之间的摩擦力作用下产生的,然后随着膨胀力的增大,沿着某几条微裂纹扩展成宏观裂纹。建立了含椭圆孔、矩形孔静态膨胀受力的数学模型,通过计算得到:椭圆孔长轴尖角处的应力集中系数达到3-9倍,矩形孔四个尖角处的应力集中系数达到7-9倍。基于此结论,确定了静态定向开裂的两个基本条件:开裂位置确定与膨胀力向垂直于开裂方向集中。利用混凝土易于造孔的特点,分别浇筑了一系列不同几何尺寸的含圆孔、椭圆孔、矩形孔和模拟矩形孔、菱形孔钢模具的混凝土试块,并进行静态破碎试验,结果发现:相对于圆形孔,其他形状的装药孔都有一定的定向作用,并且定向效果:矩形孔弱于菱形孔,菱形孔弱于椭圆孔。研究了多个约束面上含成排圆孔的岩石分割机理,同样也能起到定向作用。同时,利用声发射仪器记录并分析了裂纹扩展的时空分布规律,声发射事件数的密集程度能很好地反应裂纹扩展的路径:从钻孔中部出现较多裂纹,然后向孔口自由面扩展,直至扩展到边沿。利用ANSYS有限元软件对其应力场分布和裂纹扩展进行分析,模拟结果与理论分析、试验结果基本吻合。最后,对实际工程中巷道断面修复、巷道贯通等进行了数值仿真与物理模型实验。
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