预裂爆破设计参数的理论分析

本文在分析不偶合装药爆破物理过程和动态冲击压力的基础上,研究了预裂孔的破坏型态;利用相应的破坏准则,推导了预裂孔临界和允许体积装药密度的理论计算式,并在总结已有的预裂成缝理论和实验成果的基础上,用裂断力学理论对成缝机理作了进一步探讨。考虑了岩体初始应力的影响,对裂缝扩展进行了定量描述,提出了预裂爆破炮孔间距的计算表达式。     

光面爆破岩石破碎的力学分析

在分析光面爆破成缝机理的基础上，分析了光爆层岩石的受力状况，进而描述了光爆层岩石的破碎过程     

炮孔定向断裂爆破作用

采用三维激光全息动光弹超动态综合测试系统进行了定向断裂爆破模型试验研究。分析和讨论了定向断裂爆破动应力场参数和定向断裂爆破作用机理；优选了实用的定向断裂爆破新方法和配套工艺。经岩巷生产实践表明:所选择的切缝药包定向断裂爆破方法是可行的，它为改革现有光面爆破技术提供了良好的应用前景。     

岩石爆破损伤断裂的细观机理

基于现有岩石爆破机理和岩石细观损伤力学 ,认为岩石爆破损伤断裂过程包含有爆炸应力波的初期动态损伤演化阶段和后期爆生气体作用下的准静态损伤演化阶段 ,并分别建立了这两个阶段的损伤模型和断裂准则 ,阐述了岩石爆破损伤断裂的细观理论。     

不同地应力条件下切缝药包爆破的数值模拟

针对切缝药包定向爆破的特点，考虑岩石介质非均匀性的基础上，把岩石爆破视为爆炸应力波动态作用和爆生气体压力准静态作用的过程，基于损伤力学理论建立岩石爆破的力学模型，并对不同地应力条件下切缝药包爆破的裂纹演化规律进行数值模拟，分析不同地应力条件对切缝药包爆破效果的影响。模拟结果表明:采用切缝药包爆破时，裂纹主要萌生于切缝周边，沿切缝方向扩展，切缝对定向裂纹的控制作用明显；当考虑地应力作用，且最大地应力方向与切缝方向垂直时，不利于定向裂纹的扩展；最大地应力方向与切缝方向平行时，有利于定向裂纹的扩展。裂纹的扩展方向受控于切缝角度和最大地应力方向这2个条件，裂纹扩展规模则受到地应力的限制。     

圆筒形容器状构筑物水压控制爆破机理及药量公式

本文通过对圆筒容器状构筑物进行结构动力分析,探讨了水压控制爆破机理,提出了水压控制爆破药量计算公式及最佳药包入水深度。     

延长药包爆破漏斗特性的试验研究(论文缩要)

本文通过黄土中的小型爆破试验,就延长药包的定义及其爆破漏斗的特性这两个基本问题进行了分析研究 作者提出了应把药包长径比=20作为延长药包下限的建议,总结了延长药包爆破漏斗在不同埋深下的变化规律,归纳了相应的抛掷爆破有关参数的经验公式,旨在促进延长药包作用机理的研究,并为其在工程上的应用提供一定的设计依据。     

条形药包空腔爆破的应用及其机理分析

近年来条形药包空腔爆破的应用范围有了一定的扩展,并且在提高爆破效果和控制爆破危害等方面取得了显著效果。本文通过测试资料整理和理论分析,进一步探讨了空腔和条形在爆破中的作用机理以及为什么采用这种装药结构比常用的集中药包偶合装药爆破效果好的道理。     

切缝管轴向不耦合装药爆破实验

采用动态应变测试和高速摄影系统，对切缝管空气间隔装药定向断裂爆破机理进行研究。共采用4种装药结构，研究发现:当轴向不耦合系数为1.5时，炮孔两侧测点的应变比最大为2.1，压力持续作用时间达到9 μs，定向断裂效果显著。通过高速摄影测试发现裂纹的扩展速度并不是一个常量，扩展速度呈现震荡变化，并对其形成机理进行分析。在模型实验的基础上，分别采用不耦合装药系数1.5和1.66，进行地下隧道和露天边坡工程爆破现场实验，取得了良好的效果。     

节理岩体的爆破松动机理

利用应力波理论对节理岩体的爆破松动机理进行了探讨，同时利用动力有限元数值模拟方法验证了理论分析结果。研究表明，爆破荷载的加载阶段对岩体的挤压蓄能和快速卸载阶段的弹性回复是岩体产生后续松动位移的根本原因；节理岩体的爆破松动在开挖面的法向表现为岩体的剪切错动，在平行于开挖面方向表现为结构面的张开；拉格朗日坐标下的动力有限元数值方法，如ANSYS/LS-DYNA程序，能够较好地用来模拟节理岩体的爆破松动过程。     

切槽爆破中V形切槽产生的力学效应研究

本文详细研究了切槽爆破中V形切槽在爆炸冲击波的动态压力和爆生气体的准静态压力作用下产生的力学效应。在此基础上,进一步阐明了V形切槽对岩石定向破裂的控制机理,提出了切槽爆破中裂缝扩展的力学判据。最后,对所得结论用实验结果进行了验证。     

宽孔距爆破破碎机理的研究

通过分析爆破试验结果，建立了以成梁假设为基础的宽孔距爆破破碎机理模型。提出了以孔间裂缝扩展速度Ｖｐ和裂缝扩宽速度Ｖｓ表达的岩石破坏准则，并通过实验进行了验证。     

轮廓爆破下柱状节理岩体开裂过程的数值模拟

以白鹤滩水电站柱状节理玄武岩为研究对象，根据现场的柱状节理分布统计资料生成数值模型，模拟边坡开挖轮廓爆破下柱状节理岩体的开裂过程。结果表明:轮廓爆破时，柱状节理面对岩体裂纹的发展起着导向和控制作用；爆炸荷载作用下炮孔周围的节理面首先张开，然后裂缝沿着炮孔连心线附近的节理面扩展，最后形成贯通的由大量柱状节理面连接而成的裂缝；预裂爆破条件下，预裂缝宽度先增大后减少，最后达到稳定的开度，而且预裂爆破在柱状节理岩体中产生的裂纹范围比光面爆破产生的大。     

爆炸破碎区域划分的模糊数学方法

本文以最大径向应力,最大剪应力和最大切向应力为主要的破碎准则,利用二元分配法分析了诸破碎准则间权的分配,采用正态函数、降正态函数和升正态函数为各个破碎准则的录属函数,由此提出了爆炸破碎的过粉碎区,初始裂缝区和纯粹拉断区划分的综合评价方法。实例证明,对于大药量或小药量爆炸,以上方法均可成立。     

应用内聚力模型研究人牙本质裂纹扩展的升阻能力

论文采用断裂力学中的内聚力模型,结合有限元法研究裂纹沿牙本质小管和垂直于牙本质小管扩展的断裂韧度.数值模拟结果表明牙本质的断裂韧度随着裂纹扩展而增大,表现出上升的阻力曲线(R-curve)特性,但裂纹沿牙本质小管扩展的断裂韧度要大于裂纹垂直于牙本质小管扩展的断裂韧度,表现出各向异性的裂纹扩展阻力曲线性质.同时论文的研究...     

STRESS FIELD AT A TIP OF A PREFABRICATED SPIRAL V-NOTCH

Based on the tranditional V-notched blasting, a technique of spirally V-notched blasting to loosen earth and rock was presented. Fracture mechanics and Westergaard stress function were adopted to build a complex stress function to derive the plane stress and strain fields at one tip of the crack under a quasi-static pressure. An expression was formulated to define the stress intensity factor of spiral V-notch loosen blasting. Factors that have effects on the stress intensity factor were studied. It is demonstrated that spiral V-notch loosen blasting is an extension of vertical V-notch blasting, straight cracking, and alike theories.     

爆炸应力波作用下裂纹与孔洞的动态焦散线分析

将高速摄影技术与动态焦散线方法相结合，研究了爆炸应力波对裂纹、空孔的作用历史，记录了环绕它们的动态焦散斑图，给出了爆炸应力场中裂纹尖端复合应力强度因子的时间依赖关系以及空孔周围应力场分布的瞬态变化过程，为固体介质的爆破机理研究提供了新方法。     

不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破的数值模拟

在采矿工程、地下交通工程和水利水电工程等岩体开挖工程中,爆破法仍是一种主要的破岩方法.实际天然岩体中存在的裂隙、节理等不连续面和所处的地应力场环境,都会对爆破荷载传播过程和最终的破碎效果产生重要影响.本文把岩石爆破视为爆炸应力波动态作用和爆生气体压力准静态作用两个独立的先后作用过程,同时考虑初始应力场的静态作用,建立岩石爆破的力学模型.基于渗流方程描述爆生气体在爆生裂纹中的传播过程,进而基于流固耦合理论实现爆生气体准静态压力对裂纹尖端的力学作用.爆炸应力波主要在孔周引起压碎区和径向微裂纹区,随后爆生气体压力楔入径向裂纹尖端,促使裂纹进一步扩展,形成径向主裂纹.数值模型可以再现孔周压碎区、径向微裂纹区、径向主裂纹区萌生、扩展的完整演化过程.针对不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破过程的数值模拟结果表明,初始地应力场的压应力作用不利于爆生裂纹的萌生与扩展,但节理的存在对裂纹的扩展具有明显的导向和促进作用,有利于爆生裂纹沿节理面方向的扩展.     

高地应力岩体多孔爆破破岩机制

深部岩体爆破破岩是爆炸荷载与高地应力共同作用的结果。基于一些简化假设，建立了一个高地应力岩体双孔爆破计算模型，采用光滑粒子流体力学-有限元方法耦合数值模拟方法，研究了高地应力作用下炮孔间裂纹的传播及贯通过程，分析了炮孔周围应力场动态演化过程与分布特征。研究结果表明:爆破引起的岩体开裂主要是环向动拉应力所致，地应力对岩体的压缩降低了炮孔周围环向动拉应力、缩短了环向动拉应力的作用时间，因而对爆炸致裂起抑制作用；静水地应力条件下多孔爆破时，垂直于炮孔连线方向传播的爆生裂纹更易受到地应力的抑制；对于高地应力岩体爆破，炮孔间的裂纹扩展长度随地应力水平的提高而减小，裂纹主要沿最大主应力方向扩展，因此沿最大主应力方向布置炮孔、缩短炮孔间距有利于炮孔间裂纹的连接贯通，形成良好的爆破开挖面。     

基于统一相场理论的早龄期混凝土化-热-力多场耦合裂缝模拟与抗裂性能预测

受水化反应和热量传输等过程影响, 混凝土在养护阶段会发生受约束收缩变形, 并由此在结构内引发较大的拉应力, 而此时混凝土力学性能往往还处于较低水平, 容易导致建造期混凝土结构即出现裂缝等病害. 这种早龄期混凝土裂缝对核安全壳、桥梁隧道、地下结构、水工或海工结构等重大土木工程和基础设施的全生命周期完整性、耐久性和安全性造成严重影响. 为了准确预测早龄期混凝土抗裂性能并量化裂缝演化对混凝土结构行为的不利影响, 亟需开展化-热-力多场耦合环境下的混凝土裂缝建模与抗裂性能分析研究. 针对这一需求, 本工作在前期提出的固体结构损伤破坏统一相场理论基础上, 考虑开裂过程与水化反应、热量传输等之间的相互影响, 建立裂缝相场演化特征(包括基于强度的裂缝起裂准则、基于能量的裂缝扩展准则和基于变分原理的扩展方向判据等)与混凝土水化度和温度之间的定量联系, 提出混凝土化-热-力多场耦合相场内聚裂缝模型, 发展相应的多场有限元数值实现算法并应用于若干验证算例. 数值模拟结果表明, 上述多场耦合相场内聚裂缝模型合理地考虑了水化反应、热量传输、力学行为以及裂缝演化之间的耦合效应, 揭示了早龄期混凝土热膨胀变形和自收缩变形的相互竞争机理, 且分析结果不受裂缝尺度和网格大小等数值参数的影响, 实现了早龄期裂缝演化全过程准确模拟和抗裂性能定量预测, 有望在混凝土结构早龄期裂缝预测和控制方面发挥重要作用.