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针对地下工程岩体压碎和塑性变化两种损伤形式,本文以莫尔-库伦准则为岩体在爆破荷载作用下的破坏条件,提出了冲击波作用下岩体压碎圈范围的计算式,运用Von Mises屈服条件,计算了应力波作用下岩体塑性区范围。以KUBELA 420炸药为例,估算了重庆主城区常见砂岩在爆破过程中形成的压碎圈范围不超过1.7倍装药半径,应力波作用下岩体塑性区范围不超过25.06倍装药半径,其与数值模拟预测的结果较接近。 相似文献
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初始地应力对隧洞开挖爆生裂隙区的影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
隧洞开挖过程中控制爆炸对岩体的损伤,减小爆破裂隙范围,对保证工程安全具有重要意义。基于爆炸应力波作用下爆生裂隙形成机制的研究,采用摩尔-库仑准则及最大拉应力准则,研究了初始地应力对爆炸应力波作用下爆生裂隙区比例半径的影响。研究结果表明,初始地应力对爆生裂隙范围有显著影响。在压剪破坏模式下,爆生裂隙区比例半径随地应力的增大而减小,地应力侧压系数影响爆生裂隙区比例半径在洞壁圆周的分布。考虑围岩应力卸荷影响后,沿隧洞径向的爆生裂隙区比例半径比不考虑卸荷的小。拉伸破坏导致的岩体爆生裂隙区比例半径一般比压剪破坏模式下爆生裂隙比例小,爆炸应力波作用下隧洞围岩更容易沿结构弱面发生压剪破坏。 相似文献
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单自由面爆破条件下作用在岩体上的最有效破坏力小,而阻碍岩体破坏的作用力很大,使炮孔堵塞长度对爆破振动有较大影响。因此,研究单自由面爆破振动特征的炮孔堵塞长度效应有重要意义。进行了小规模的不同堵塞长度的单自由面爆破试验,并模拟了其爆破过程。研究表明,近距范围内爆破振动速度迅速衰减,中远距离爆破振动速度衰减趋缓;随着堵塞长度的增加,场地系数K不断增加,衰减指数? 总体呈上升趋势;数值模拟振动速度值与实测值误差在15%以内;爆破后不同堵塞长度模型的堵塞物底部空腔半径基本相等,约为装药半径的3倍;试验最优堵塞长度为15～20 cm,相同条件下无堵塞爆破对孔口有效应力场影响较大、对孔底有效应力场影响较小 相似文献
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深层岩体松动爆破中不耦合装药效应的探讨 总被引：2，自引：0，他引：2
基于冲击波在交界面两侧压力和速度必须各自相等的连续性条件,求解爆轰产物中适用的反射波方程和介质中适用的冲击波方程,得到药包周围介质中冲击波的初始参数.通过波的传播机理,把集中药包应力波随距离的衰减公式扩展到延长药包,并计算耦合与不耦合装药爆破时距爆心相同距离处岩石中冲击波的参数.由计算结果可知:(1)耦合装药爆破时形成的冲击波压力超过岩石抗压强度极限几十倍以上,药包周围岩石形成粉碎区;(2)与耦合装药爆破相比,不耦合装药爆破可以降低孔壁处岩石中冲击波初始压力,但可以增加孔壁后岩石中的冲击波压力.合理的不耦合系数,可使岩石不形成粉碎区,大幅度减少能量耗散;(3)水一般认为是非线性弹性介质,因此水介质成为炸药爆轰产物与岩石间的弹性缓冲层,增加了能量传递,延长了冲击波作用时间,加大了爆炸的作用范围. 相似文献
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岩石中柱状装药爆炸能量分布 总被引：21，自引：0，他引：21
岩石中装药爆炸产生的爆破能量可分为爆炸冲击波能量和爆生气体膨胀能量。对爆炸能量分布的理论分析有助于改善爆破效果,提高爆破质量。在柱状耦合装药情况下,分析了冲击波作用下岩石变形和破坏的特点、爆生气体对爆腔的扩腔作用,考虑了在岩体的损伤情况下爆生气体对裂纹的驱裂作用。计算结果表明：埋深在临界深度以下时,岩石中柱状装药爆破冲击波做功消耗的能量约占爆炸总能量的40 %,剩余爆生气体能量中用于扩腔和扩展主要裂隙的能量约占总能量的23 %,剩余大约37 %的能量中有小部分能量用于新增裂纹数目,而大部分损失掉了。 相似文献
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基于动力学仿真软件AUTODYN,对椭圆双极线性聚能药柱(EBLSC)进行了数值模拟。采用二维面对称计算方法,花岗岩岩体,空气夹层不耦合装药条件,研究了EBLSC结构及不耦合系数对光面爆破效果的影响,并建立有效体积功模型以评价爆破效果。结果表明,炮孔连线方向和垂直方向上的比冲量相近,偏差＜10%,故总能量沿周向近似均匀分布,但炮孔连线方向产生明显侵彻裂隙,且粉碎圈厚度和腔体扩张程度要小得多,表明该装药结构能够明显提高炸药能量的利用率和爆破效果;随着不耦合系数增大,炮孔连线方向上的损耗体积功先减小后增大,存在最大有效功。利用曲线拟合,得到最优不耦合系数约3.62,与相关文献的试验结果相近。 相似文献
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岩体统计均质区的划分是岩体工程设计的首要步骤,因为不同的均质区内岩体的结构特性和力学特性都存在差异。大多研究考虑产状或者其他单一参数划分岩体统计均质区,却很少有人考虑多参数进行划分研究。考虑了裂隙产状、迹长两个参数,提出了一种划分裂隙岩体统计均质区的新方法,即基于秩和检验评价两个样本之间的相似性,从而实现对裂隙岩体统计均质区的划分。结合工程实例即云南省马吉水电站左岸坝肩某两高程4个平硐的岩体结构统计均质区划分,分析了多参数对裂隙岩体统计均质区划分的影响。研究结果表明：PD241和PD253、PD201和PD241分别划分为一个统计均质区,而PD201和PD251 以及PD251和PD253不具有统计相似性。考虑了产状和迹长因素对岩体统计均质区的影响,划分结果较Miller方法更加合理可靠。结合现场调查分析,新方法的结果更加吻合实际情况。 相似文献
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为解决在软弱岩层中钻孔易塌孔、成孔难的工程问题,认为岩体黏聚力沿塑性区呈线性弱化,得出应变软化条件下钻孔围岩二次应力、位移和塑性区分布表达式。利用FLAC3D内嵌FISH语言,自定义岩体黏聚力,对钻孔围岩弹塑性分布进行数值模拟分析。研究表明,理想弹塑性模型下的塑性区半径公式为文中解黏聚力co=cs时的特解;考虑黏聚力弱化特性后,相同地应力条件下塑性区半径显著扩大,为修正Fenner解的1.4倍,钻孔围岩最大切向应力位于距钻孔中心约2.9倍钻孔半径处,应力集中系数小于2。成果应用于四川某矿井钻孔工程,表明当加固半径约为3倍钻孔半径时,成孔率在90%以上,取得较好技术经济效果。 相似文献
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为探索裂隙岩体内凝结水的时空分布规律,以宜阳锦屏山为研究区,监测夏冬两季研究区不同方位裂隙岩体内不同孔深位置处的空气温湿度数据,并分析其绝对湿度与相对湿度。监测数据显示相对湿度多时段连续达到饱和状态。时间上,夏、冬两季各壁面裂隙岩体内均有凝结水形成,夏季比冬季更易形成凝结水,冬季夜晚较白天更易形成凝结水;空间上,研究区裂隙岩体内凝结水分布情况受温度、水分分布及运移传递规律影响,除东、南两壁受冬季西北风的影响,壁面高位置处受太阳辐射较强,部分汽态水向低位置处运移,使得高处凝结水分布范围比低处小。夏季岩体内部凝结水区域外边界在孔深20~50 cm,冬季约在100~200 cm。 相似文献
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节理岩体锚杆的综合变形分析 总被引：2，自引：0，他引：2
在总结国内外对节理岩体中锚杆加固机制的试验研究和理论探讨基础上,综合考虑锚杆的切向和轴向变形能力,建立节理锚固锚杆在剪切荷载作用下的变形模型,将节理锚固锚杆的变形区划分为弹性变形段和挤压破坏段,引入表征挤压破坏段长度的变量,对锚杆与岩体的相互作用机制进行理论分析,推导了剪切荷载与剪切位移和轴向荷载与轴向位移的关系。通过分析锚杆的屈服破坏形式,得到了确定挤压破坏段长度的方法。最后,通过算例分析了挤压破坏段长度与锚杆直径、岩体强度、锚固角度等参数的关系,得到了以下结论：（1）节理锚固锚杆抗剪作用的实质是锚杆调动岩体的抗压强度抵抗节理切向荷载。在抗压强度较高的硬岩中,挤压破坏段局限于节理面附近,锚杆影响范围小;而在抗压强度较低的软岩中,挤压破坏段较大,而且会产生较大的剪切变形,锚杆影响范围较大。（2）锚杆屈服破坏形式与岩质和锚杆直径有关。硬质岩体发生剪切屈服,而较软岩体中容易发生弯曲屈服;小直径锚杆一般直接剪切屈服,而大直径锚杆可能发生弯曲屈服。锚杆屈服破坏后出现塑性铰,挤压破坏段范围在节理一侧约为直径的1～2倍,继续增加剪切荷载,挤压破坏段长度不再增大。（3）随岩质的不同,锚杆锚固节理的最优锚固角变化较大。岩质较硬时,最优锚固角度较小,反之则较大。 相似文献
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岩石破碎过程涉及到多个变量（应力、应变和孔隙率等）变化和裂纹的产生、拓展和聚集，是研究岩石破碎机制的重要途径。为了克服现有研究中岩石颗粒模型未考虑岩石内部特征问题，针对岩石内部颗粒非均匀分布、聚集的特点，开展了岩石轴压破碎试验和岩石岩相分析试验，并在此基础上，构建符合真实岩石内部特征的多尺度内聚颗粒模型。根据离散元的颗粒黏结模型（BPM）理论，求解了多尺度内聚颗粒模型不同粒级颗粒间黏结键的力学关系，发现与二级颗粒形成的黏结键断裂判据为 ≥ 2 GPa，三级颗粒之间形成的黏结键断裂判据为 ≥ 6 GPa，并基于该判据建立了用于模拟颗粒模型破碎的演化模型。通过模拟轴压破碎试验，破碎演化模型可以从细观角度得到颗粒模型各颗粒间黏结键承受力的实时变化和岩石破碎过程中黏结键从外而内的断裂顺序；从宏观角度得到岩石内部裂纹呈V形从上表面两端延伸并相交于岩石中部。通过与岩石轴压破碎试验结果对比发现，模拟试验得到的岩石裂纹特征与岩石轴压破碎试验结果相似，验证模型的可靠性，实现了从细观和宏观角度分析岩石破碎过程。 相似文献
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锥形聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿是一种具有较强抗冲击性和耐磨性的新型PDC齿,在坚硬、强研磨性和软硬交错地层中取得了非常好的钻井提速效果。为了揭示锥形齿破碎硬岩机制,开展锥形齿破碎花岗岩试验与数值模拟研究,分析了切削深度和前倾角对锥形齿切削力和破岩比能的影响规律,采用高速摄像机和透明K9玻璃观测了锥形齿作用下岩屑形成过程及微裂纹萌生与扩展过程,通过数值模拟分析了破岩过程中岩石应力响应与损伤演化特性,结合对切削槽和大尺寸块体岩屑表面形貌及断口微观特征分析,建立了锥形齿破碎花岗岩机制模型。结果表明,锥形齿破碎花岗岩的过程可以分为挤压成核和块体崩裂两个阶段,前倾角对岩石破碎过程影响较小,切削深度的影响显著;锥形齿周围的裂纹主要由压实核、纵向裂纹和横向裂纹组成,纵向裂纹和横向裂纹扩展的最大深度分别为切削深度的6.69倍和4.53倍;齿尖周围压应力集中,岩石发生压剪破坏,压应力区外围形成弧形条带状拉应力区,并在齿尖及压应力区边界处诱导出拉伸微裂纹;微裂纹向齿前扩展形成弧形拉伸主裂纹,发生块体岩屑崩裂,提高破岩效率,向岩石内部扩展劣化... 相似文献
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为了在新疆1∶50000矿产普查中研究成矿地质条件圈定成矿远景区域,在普查过程中通过重、磁、电等多种物探手段的综合应用,来探测深部和隐伏矿,效果明显。通过采集标本对其工作区的物性特征加以归纳分析,指导物探方法(重、磁、激电)的运用,为后续开展物探工作提供借鉴。首先在工作区利用重力和航磁资料,查明勘探区内地质构造特征及岩体分布规律,得到重、磁高值异常区多与岩体、岩体接触带及断裂带有关,而该区域的成矿与接触带或断裂构造密切相关,在接触带及断裂构造带上有利于硫化物发育,再利用大功率激发极化法的低阻高极化特征圈定含硫化物的有利区域,最后优选重、磁、电综合物探异常特征明显、成矿部位有利地段,并结合地质、化探异常特征对工作区定性的综合评价,指导寻找含硫化物的岩(矿)体,最终圈定找矿靶区一处,为矿产普查工作提供基础资料和找矿依据。 相似文献
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在广东南部低山丘陵区剥蚀卸荷作用或许会导致地下一定深度地应力弱化和局部破碎泥化带生成,这一猜想在中国散裂中子源（CSNS）场地工程地质勘察中得到了证实。电法物探剖面显示出地形上山脊由330°急转为220°向急拐弯处地下局部低阻区、4个钻孔中揭露了完整变粒岩中蚀变长英质变质石英砂岩部位30~40 m深度范围出现局部泥化带。后续施工开挖中也揭露出此现象。数值模拟表明,受剥蚀卸荷影响的山脊近直角拐弯处一定深度范围内应力降低,靠近岩脉与变粒岩接触带岩体质量局部变差,出现破碎带,并控制了地下水局部富集和邻近低洼沟谷中泉水的生成。本研究揭示了山脊突变对地应力和岩体结构的影响,可望为类似条件下地质异常分析提供一定借鉴。 相似文献
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Elastic Solution for Deep Tunnels. Application to Excavation Damage Zone and Rockbolt Support 总被引：1，自引：1，他引：0
A. Bobet 《Rock Mechanics and Rock Engineering》2009,42(2):147-174
Summary A new formulation is presented for deep circular tunnels in rock with cylindrical anisotropy. The formulation is an exact
solution since it satisfies equilibrium, strain compatibility, and the anisotropic constitutive model. Complete solutions
have been found for two scenarios: tunnel with excavation damage zone, and tunnel with rockbolt support. The solution is based
on the assumption of a deep, circular tunnel in a medium with two homogeneous zones: an inner zone surrounding the tunnel,
which is either isotropic or anisotropic, and an outer zone, for the remainder of the medium, which is isotropic. Plane strain
conditions, elastic response of rock, rockbolts and support, and simultaneous excavation and support installation are also
assumed. For tunnels surrounded by an excavation damage zone with reduced rock properties, the tangential stresses and the
radial deformations at the tunnel wall are very sensitive to both the magnitude of stiffness reduction of the damaged rock
and the size of the damaged zone. The effect of the rockbolts on the rock is approximated by treating the rockbolt-rock composite
as a material with cylindrical anisotropy with stiffnesses related to the properties of the rock and rockbolts, and spacing
of the rockbolts. Comparisons between the analytical solution and a numerical method show small differences and provide confidence
in the approach suggested. 相似文献
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因长期遭受地质作用和构造力的改造作用,地下岩体中存在大量的软弱破碎带,隧道开挖穿越这一地带很容易出现较大的变形,甚至出现塌方等事故。论文采用TGP超前地质预报与掌子面围岩调查相结合的方法进行隧道掌子面及前方未开挖岩体的精细化地质调查,获取了隧道围岩的Hoek-Brown参数。采用FLAC3D数值模拟方法,分析了破碎带围岩在既定支护条件下的稳定性,并与现场监测数据进行对比,验证此方法的正确性。研究结果表明,数值模拟结果与实际监测结果较为吻合,可以将此方法用于指导未开挖段隧道的稳定性预测,以确保隧道掘进过程的施工安全。 相似文献
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三峡库区岸坡消落带是库岸边坡稳定性的敏感地带。库区内多次发生的地质灾害均与消落带的岩体劣化有关。随着时间的推移消落带的岩体劣化情况日益加剧,新生型滑坡不断涌现。本文通过实地调查与室内分析,系统总结了三峡库区秭归至巴东段岸坡消落带岩体劣化的类型以及新生型滑坡隐患的演化模式。研究表明,区内消落带岩性主要以碳酸盐岩类和碎屑岩类为主,碳酸盐岩类劣化类型主要有溶蚀(潜蚀)、裂缝显化与扩张和机械侵蚀,碎屑岩类的劣化类型主要有松动(剥落)、冲蚀(磨蚀)、结构面崩解块裂和软硬相间侵蚀,其中以松动/剥落型最为发育。在此基础上结合结构面发育特征、岸坡结构、岩性及结构和边界特征,厘定了不同岸坡消落带岩体劣化演化形成新生型滑坡隐患点的模式,碳酸岩盐类岸坡主要以基座碎裂压溃型、基座掏空倾倒型、顺向滑移型为主;碎屑岩类岸坡主要以软硬相间坍(崩)塌型、视倾向楔形滑动型、顺向滑移型及逆向倾倒型为主。研究结果可为三峡库区地质灾害监测预警及防治提供技术支撑。 相似文献