半无限土介质中集团装药爆炸空腔的数值模拟

裂隙岩体空气间隔装药爆破数值模拟及试验研究在炮孔内装入间隔器,形成空腔取代一部分炸药的装药结构被称为空气间隔装药技术。

空气间隔段位置及比例是空气间隔装药最重要的参数,采用合适的间隔位置与间隔比例,在有效降低爆破成本的同时,还可以起到改善破碎效果、减少根底,降低爆破振动效应等作用。

以往的空气间隔装药爆破机理研究主要是基于均质、完整岩体的假设条件,而在节理裂隙发育岩体中进行空气间隔装药爆破的研究在我国极为少见。

本文分别利用数值模拟及现场试验来研究节理裂隙岩体中的空气间隔装药爆破技术,试图探索最佳的空气间隔装药爆破技术参数。

完成的工作及取得的主要成果如下：(1)运用有限元分析软件ANSYS//LS-DYNA,模拟了炮孔内不同空气间隔位置与间隔比例、不同节理裂隙类型与间距条件的空气间隔装药爆破过程,对比分析了不同间隔装药条件下的岩体损伤范围、应力分布与变化规律。

模拟结果表明：顶部、底部及中部三种空气间隔装药结构,采用相同空气层比例时,空气层位于炮孔中部的空气间隔装药爆破对周边岩体的损伤范围最大；在空气层周边的应力作用相比连续耦合装药更为持久；与连续耦合装药结构比较,空气间隔装药结构空气层周边岩体在爆破作用过程中受到的拉应力作用相比连续耦合装药更为强烈；岩体节理裂隙对于爆炸应力波的传播有显著影响,节理裂隙越密集,爆炸应力波在向外传播过程中衰减得越快。

(2)在贵州典型的喀斯特地貌地区,选取节理裂隙发育与相对较完整的两个试验地点,进行了孔口、孔底、孔正中部、孔中上部、孔中下部五种间隔位置多种不同空气间隔比例条件的空气间隔装药爆破试验,采用块度分析软件Split-Desktop3.0进行块度分析。

试验结果表明：在节理岩体中,采用合理间隔比例的空气间隔装药爆破,爆后平均块度、大块率接近连续耦合装药,同时可以有效降低粉矿率,改善爆破块度均匀性；空气层置于炮孔孔口和炮孔中部是最佳的空气间隔装药结构,其合理间隔比例为10～20%；在节理裂隙发育岩体中不宜采用孔底空气间隔装药爆破技术。

集中药包土中爆炸成腔的三维数值模拟
韩宝成;王丽琼;冯长根
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2002(019)004
【摘要】运用数值模拟的方法对土中封闭爆炸成腔进行了仿真研究.介绍了用LS-DYNA3D求解运算的基本过程,并运用该程序对集中装药条件下土中爆炸成腔进行了三维模拟.结果表明:该程序可以用来模拟土中爆炸成腔,得到的空腔与药包半径之比与实验基本吻合.
【总页数】3页(P86-88)
【作者】韩宝成;王丽琼;冯长根
【作者单位】北京理工大学机电工程学院,北京,100081;北京理工大学机电工程学院,北京,100081;北京理工大学机电工程学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TP34
【相关文献】
1.铝纤维炸药的土中爆炸成腔试验与工程应用 [J], 万晓智;马宏昊;沈兆武;林谋金
2.土中球状药包爆腔半径预测及验证 [J], 李毅;郭学彬;蒲传金
3.条形装药土中爆炸成腔的三维数值模拟 [J], 顾强康;陈涛;李宁
4.土中爆炸成腔问题中确定炸点状态的一种计算反求方法 [J], 张伟;刘杰;韩旭;谭柱华
5.有限长柱形药包土中爆腔特征尺寸的计算方法 [J], 李鹏毅; 王仲琦; 徐谦; 梁形形
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岩石中相邻炮孔装药爆破的数值模拟摘要：采用动力有限元3D 程序中的 描述法（），对岩石中相邻炮孔水耦合装药爆破应力场随时间的变化情况进行了数值计算，并分析了有效应力和剪应力的相互叠加作用，以深入了解孔间贯通裂隙的形成过程。

结果表明，基于工程实践的数值模拟，能较客观地反映爆破破岩的动态过程，有助于为爆破设计提供参考。

关键词：应力， 材料模型， 数值模拟: () 3D,, . ， .: , ,在相邻两孔同时起爆或时差极小的情况下，炮孔间存在应力波的叠加作用。

同时起爆两个炮孔时，起初在每个炮孔附近都形成膨胀波，此时两个炮孔的动态断裂过程是相互独立的，随着两个炮孔产生的应力波的相互作用，在孔间连线方向上有一个连通两个炮孔的断裂最终控制了这个动态过程。

数值模拟方法是用来沟通理论模型和实验研究的桥梁，它通过采用接近实际的数学物理模型，对材料的动态破坏现象进行数值模拟，可以展示整个作用过程及其效应。

本文旨在三维动力有限元程序3D 的基础上，对岩石中相邻炮孔水耦合装药同时起爆爆破过程进行数值计算，从模拟计算结果中分析装药爆炸对岩石介质的影响，以深入了解岩石爆破断裂损伤破坏过程。

1 材料模型及状态方程1.1炸药燃烧模型炸药材料采用高能炸药材料和状态方程描述[1]。

状态方程能精确描述在爆炸过程中爆轰产物的压力、体积、能量特性。

爆轰过程能量释放用燃烧反应率乘以高能炸药状态方程来控制。

单元内压力EOS P F P ⋅=在初始化阶段，对每个单元计算其形心（即积分点位置）处的点火时间1t ，它等于单元形心到引爆点的距离L 除以炸药的爆速D 。

在时刻t ，单元的燃烧反应率),m ax (21F F F =式中：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤>⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=11max 1103)(2t t t t A V D t t F e e ；CJV V F --=112 其中e V 为单元体积；m a x e A 为单元最大面积；V 为单元当前相对体积；t 为当前计算时间；CJ V 为CJ V 相对体积。

空气间隔装药对混凝土爆破效应的数值模拟韩崇刚【摘要】This paper focuses on the fragmentation of concrete subj ected to detonation load by explosives in borehole under air-deckingcharge.AUTODYN-2D model is established to investigate the effects of air-decking charge on the fragmentation of concrete.The numerical results show that compared with the fully coupling borehole,air-decking charge can reduce the initial borehole pressure.Therefore the undersize fragmentation zone is reduced.The effects of air-decking locations,ratios, initiation locations,and explosives types are taken into consideration and comparisons among these are performed to demonstrate influences of these parameters.%为了了解空气间隔装药条件下,药柱爆炸对混凝土破碎效应的影响,利用 AUTODYN-2D 软件建立空气间隔装药模型,研究不同条件下的爆破效应.模拟结果表明,与耦合装药相比,空气间隔装药能显著降低炮孔初始压力,因而可减少炮孔周围混凝土的过度破碎.同时也分析了空气柱的位置、长度、起爆位置以及炸药类型对混凝土破碎效应的影响.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2018(024)002【总页数】6页(P15-20)【关键词】空气间隔装药;爆破效应;AUTODYN-2D;数值模拟【作者】韩崇刚【作者单位】煤科院节能技术有限公司,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TD235随着矿山开采的发展，岩石破碎的控制手段日益受到人们的重视。

北京理工大学学报第２３卷２．２连续介质系统的有限元离散化系统为轴对称集团装药问题，因此可采用图１的右半部分作为研究对象，利用六面体单元分别对装药和土壤以及混凝土进行空间离散化。

其中炸药离散成６４个单元，计６４个节点；土壤离散成１４４９８４个单元．计１４０３６０个节点；混凝土离散１０２２３３个单元．计１０００５５节点。

网格的划分对计算结果的影响很大，故采用均匀的Ｌａｇｒａｎｇｅ六面体网格。

２３计算参数土介质的物理力学参数为：密度Ｐ＝ｌＳＯＯｋｇ／ｍ３；泊松比Ｖ＝０．４８；弹性模量Ｅ＝４．７３８×ｌＯ７Ｐａ；剪切模量Ｇ＝１．６０１×ｌＯ？Ｐａ：体积载模量Ｋ＝３．９４８×１０８Ｐａ。

ＴＮＴ炸药物理学参数为密度Ｐ＝１６００ｋｇ／ｍ３，爆轰波阵面压力为ＰｃＪ－１．８５×ｌＯ”Ｐａ。

式（４）中ＴＮＴ炸药的ＪｗＬ状态方程参数为ｇ＝７．ＯＫｌＯ＇Ｊ／ｍ３，ＡＦ３．７１２×ｌＯ“Ｐａ，Ｂ＝３．２３１×１０９，届＝４．１５，尼＝Ｏ．９５．（０：Ｏ．３０。

混凝土的参数为：密度Ｐ＝２７００ｋｇ／ｍ３，体积模量Ｋ＝Ｉ．４４８×１０”，剪切模量Ｇ＝１．１７２×ｌＯ”，破坏包络线系数Ｃｌ＝２．６６１×１０７，破坏包络线线性系数０＝Ｏ．１ｌ，破坏包络线指数系数Ｙ＝８．０×１０６。

此参数来自于文献２１３多层介质爆炸作用数值模拟结果分析３．１多层介质中峰压分布与变化规律数值模拟结果显示．在ｔ＝３ｕｓ时程前，装药爆轰完成．药室内充满了高温高压的爆轰气体，从图２爆轰过程峰压等值分布图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｄｕｒｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇ图２（ａ）中可以看出，爆轰结束时，爆轰产物压力高达１０００ＭＰａ，且不为定常流场，这反映了瞬时爆轰与理想爆轰假设的差别。

由于高温高压气体的作用，药室开始扩张，传播出一个球形应力波，土介质受到强烈冲击压缩。

爆炸作用下土中爆腔形成的数值模拟研究摘要：利用爆破产生能量可进行软基处理，但不同土体状态及埋药方式下产生的爆破挤密效果存在差异。

采用 Ansys/Ls-Dyna动力有限元数值模拟技术对土中爆破技术进行了模拟与分析。

结果表明，爆前土体含水率越高、压实度越低，爆破挤密效果越好，预埋炸药较预留药孔再装药爆破挤密效果更好。

关键词：土中爆破；数值模拟；土体参数；埋药方式；挤密效果Numerical simulation of cavity produced by explosion in soilWEI Lianyu，DONG Liying（School of Civil Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin00401，China）Abstract：Energy produced by explosion in soil can be used to improve soft foundation. Blasting compaction result are different under different soil parameterand embedding method. ANSYS/Ls-Dyna dynamic finite element numerical simulation technique is adopted to analyze explosion problem in soil. The result shows that The higher the water content of the soil and the lower the degree of compaction，the better the result of the blasting. Embedded explosive is better than rear mounted explosive.引言固体介质中的爆炸属于较为复杂的爆炸力学范畴，其爆炸冲击效应过程复杂，对其进行精确的解析分析十分困难。

混凝土介质中不同药形装药爆炸波传播特性的数值模拟
赵凯;王肖钧;卞梁;肖卫国
【期刊名称】《中国科学技术大学学报》
【年(卷),期】2007(037)007
【摘要】利用非线性动力分析软件LS-DYNA3D,选用Johnson-Holmguist-Cook模型对集团装药加载下产生的爆炸波在混凝土介质中的传播问题进行了系列数值模拟,揭示了不同的药形在爆炸近区对混凝土的扩孔效应、爆炸载荷传播特性和混凝土损伤演化特性.模拟结果同时显示在爆炸远区,不同药形装药引起的爆炸波与点源爆炸产生的球面波类似.
【总页数】6页(P711-716)
【作者】赵凯;王肖钧;卞梁;肖卫国
【作者单位】中国科学技术大学力学和机械工程系,安徽合肥,230027;中国科学技术大学力学和机械工程系,安徽合肥,230027;中国科学技术大学力学和机械工程系,安徽合肥,230027;中国科学技术大学力学和机械工程系,安徽合肥,230027
【正文语种】中文
【中图分类】O382.2
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1.土介质中集团装药爆炸对不同模型混凝土破坏效应数值模拟 [J], 张千里;余倩;甄树新
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3.不同曲率弯曲巷道爆炸冲击波传播特性数值模拟研究∗ [J], 吕鹏飞;庞磊
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5.土介质中TNT炸药爆炸波传播特性的数值模拟 [J], 陈亚娟;王利
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