定向断裂控制爆破理论与实践

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本书介绍了切缝药包定向断裂控制爆破技术。采用超动态应变测试系统、数字激光动态焦散线测试系统等研究手段，分析了切缝药包爆轰波动态演化过程、爆炸加载下切缝管的动力学响应、切缝药包爆炸参量的时空分布规律以及影响定向断裂控制爆破效果的主要因素。揭示了切缝药包定向断裂控制爆破机理，优化设计了切缝药包装药结构，形成了切缝药包定向断裂控制爆破技术体系。

目录
前言
第1章 绪论
1.1 定向断裂爆破技术分类 2
1.2 定向断裂控制爆破技术研究现状 3
1.2.1 切槽孔定向断裂爆破 3
1.2.2 聚能药包定向断裂爆破 4
1.2.3 切缝药包定向断裂爆破 6
1.3 定向断裂爆破技术的发展趋势 8
第2章 切缝药包爆破基本原理 10
2.1 炸药爆炸及其破岩理论 10
2.1.1 炸药爆炸的基本特征 10
2.1.2 爆轰波传播的基本理论 12
2.1.3 爆破作用下岩石破坏理论 14
2.2 切缝药包爆破理论 19
2.2.1 炸药起爆至初始冲击波阶段 20
2.2.2 初始裂纹形成阶段 22
2.2.3 裂纹扩展阶段 24
第3章 切缝药包爆轰波动态演化机理 26
3.1 切缝药包爆轰波动高速纹影实验 26
3.1.1 高速纹影测试原理 26
3.1.2 切缝药包爆轰波动实验系统 30
3.2 高速纹影实验结果与分析 31
3.2.1 双缝/耦合药包爆轰过程 31
3.2.2 双缝/不耦合药包爆轰过程 35
3.2.3 单缝/耦合药包爆轰过程 37
3.2.4 单缝/不耦合药包爆轰过程 40
3.3 切缝药包爆轰波动数值模拟 41
3.3.1 数值计算方法简介 41
3.3.2 数值计算模型 48
3.3.3 自由场爆炸泼的传播 49
3.3.4 不耦合装药爆轰波动模拟 53
3.3.5 切缝管材质对爆轰波动的影响 58
3.3.6 装药密度对爆轰波动的影响 59
3.3.7 SPH法对爆生气体产物的追踪模拟 60
第4章 爆炸加载下切缝管的动力学响应 63
4.1 爆炸动力学数值计算基础 63
4.1.1 非线性动力有限元控制方程 63
4.1.2 计算动力学程序 66
4.1.3 材料的几种本构关系描述 69
4.2 切缝管的动力学模拟 72
4.2.1 爆炸后切是管压力变化 72
4.2.2 切缝管本构模型的影响 76
4.2.3 炸药的爆速对切缝管结构的影响 79
4.2.4 切缝管动力学响应分析 80
4.3 切缝管强动载下唯象分析 81
第5章 切缝药包爆炸参量的时空分布规律 82
5.1 炸药水下爆炸理论基础 82
5.2 水下爆炸测试系统 85
5.2.1 爆炸水池 85
5.2.2 传感器固定装置的设计 86
5.2.3 传感器标定 87
5.2.4 爆炸波信号传输采集系统 90
5.2.5 药包结构设计与制作 91
5.3 日切缝药包水下爆炸实验 92
5.3.1 两点同步测试切缝药包爆炸边形 92
5.3.2 切缝药包水下爆炸波动参数分析 93
5.4 切缝药包爆炸波信号谱特征 96
5.4.1 爆炸波信号处理方法简介 96
5.4.2 切缝药包爆炸冲击波信号分析结果 97
5.4.3 切缝药包气泡波信号分析结果 104
第6章 切缝药包爆破裂纹形成影响因素 105
6.1 径向不耦合装药系数影响 105
6.1.1 有限元模型 105
6.1.2 初始裂纹形成过程模拟 106
6.1.3 爆生气体尖端压力峰值 109
6.2 切缝宽度影响因素 110
6.2.1 数值计算模型 110
6.2.2 初始裂纹形成模拟 111
6.2.3 切缝处压力峰值 113
6.3 轴向不耦合装药系数影响 116
6.3.1 数值计算模型 116
6.3.2 有效应力场分布模拟 117
6.3.3 炮孔周围有效应力的衰减 123
6.4 大孔径切缝药包爆破模拟 136
6.4.1 孔径90mm 切缝药包爆破模拟 136
6.4.2 孔径25mm 切缝药包爆破模拟 142
第7章 切缝药包爆破的应变及损伤规律 148
7.1 模型试验测试系统 148
7.1.1 超动态应变测试系统 148
7.1.2 高速摄影测试系统 151
7.2 模型试块的制作与静力学性能测试 152
7.2.1 试块模型的制作 152
7.2.2 标准混凝土模型静力学性能 153
7.3 径向不耦合装药模型试验 155
7.3.1 试验模型 156
7.3.2 试验结果分析 157
7.4 轴向不耦合装药模型试验 159
7.4.1 轴向间隔装药爆破 159
7.4.2 试验模型 162
7.4.3 试验爆破结果 162
7.4.4 应变测试结果分析 164
7.4.5 高速摄影测试结果分析 171
7.5 切缝药包爆破岩石损伤的超声测试 179
7.5.1 岩体声波传播与岩体损伤的关系 179
7.5.2 岩体特点对声波传播速度的影响 180
7.5.3 岩体损伤判定标准 182
7.5.4 切缝药包爆破水泥试块的超声测试试验 182
7.6 切缝药包爆炸动、静作用分离试验 191
7.6.1 试验模型 191
7.6.2 试验方案 192
7.6.3 超动态应变测试结果 193
7.6.4切缝药包爆破动、静作用对比 197
7.6.5 普通装药爆破动、静作用对比 200
7.6.6 应变波的时频分析 202
第8章 切缝药包爆破动态裂纹扩展规律 209
8.1 试验系统及数据处理 209
8.1.1 爆炸加载数字激光动焦散试验系统 209
8.1.2 动态断裂参数确定 211
8.1.3 试验误差分析 213
8.2 单孔爆破有机玻璃板试验 215
8.2.1 试验描述 215
8.2.2 不耦合苯药爆破 216
8.2.3 爆生裂纹的动态断裂效应 218
8.3 双孔爆破有机玻璃板试验 222
8.3.1 试验描述 222
8.3.2 试验结果及分析 223
8.4 切槽对孔间裂纹贯穿的影响 228
8.4.1 试验模型 228
8.4.2 贯穿裂纹扩展路径对比 229
8.4.3 贯穿裂纹扩展的动态行为 231
8.5 切缝药包爆破三维有机玻璃砖试验 234
8.5.1 试验模型 234
8.5.2 玻璃砖爆破裂纹扩展 236
8.5.3 裂纹速度、加速度及角度 238
第9章 切缝药包掏槽爆破 246
9.1 切缝药包掏槽爆破理念 246
9.2 双炮孔切缝药包爆破数值模拟 247
9.2.1 有限元模型 247
9.2.2 应力波传播过程 248
9.2.3 切缝方向X应力 251
9.3 切缝药包矩形掏槽爆破模拟 253
9.3.1 有限元模型 253
9.3.2 应力波传播过程 253
9.3.3 切缝连线处有效应力 255
9.3.4 裂纹形成过程 256
9.4 切缝药包三角形掏槽爆破模拟 257
9.4.1 有限元模型 257
9.4.2 应力波传播过程 258
9.4.3 切缝连线处有效应力 259
9.4.4 裂纹形成过程 260
9.5 切缝药包掏槽爆破应用 261
第10章 切缝药包定向断裂控制爆破工业应用 262
10.1 煤矿井下岩石巷道光面爆破 262
10.1.1 工程概况 262
10.1.2 试验方案 264
10.1.3 爆破近区围岩损伤演化规律 267
10.1 4 爆破中远区围岩的累积损伤效应 273
10.1.5 切缝药包控制围岩损伤的探讨 289
10.2 青岛地铁隧道预裂爆破 290
10.2.1 工程概况 290
10.2.2 试验方案 291
10.2.3 结果分析 293
10.2.4 切缝药包在城市地铁中应用的探讨 303
10.3 煤矿立井周边预裂爆破 303
10.3.1 工程概况 303
10.3.2 测试原理 305
10.3.3 试验方法 307
10.3.4 试验结果分析 309
10.4 京护商铁露天边坡预裂爆破 314
10.4.1 工程概况 315
10.4.2 试验方案 315
10.4.3 边坡平整度比较分析 316
10.4.4 岩石破碎块度比较分析 316
10.5 德兴铜矿高陡边坡预裂爆破 317
10.5.1 工程概况 317
10.5.2 四孔爆破试验 317
10.5.3 边坡整体开挖现场应用效果 318
10.5.4 切缝管轴向间隔装药爆破降振试验 319
参考文献 322

序言

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