第二章岩体内的应力波解读
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岩石爆破破岩机理论文导读:岩体在冲击荷载的作用下产生应力波或冲击波,它在岩体中传播,引起岩石变形乃至破坏。
炸药爆炸首先形成应力脉冲,使岩石表面产生变形和运动。
爆生气体膨胀力引起岩石质点的径向位移,由于药包距自由面的距离在各个方向上不一样,质点位移所受的阻力就不同,最小抵抗线方向阻力最小,岩石质点位移速度最高。
破碎的岩石又在爆生气体膨胀推动下沿径向抛出,形成一倒锥形的爆破漏斗坑。
岩体中爆炸应力波在自由面反射后形成反射拉伸波引起岩石破碎,岩石的破坏形式是拉应力大于岩石的抗拉强度而产生的,岩石是被拉断的。
同样,反射拉伸波也加强了径向裂隙的扩展。
关键词:爆炸,气体膨胀,应力波,爆破,自由面,径向裂隙岩体在冲击荷载的作用下产生应力波或冲击波,它在岩体中传播,引起岩石变形乃至破坏。
炸药爆炸首先形成应力脉冲,使岩石表面产生变形和运动。
由于爆轰压力瞬间高达数千乃至数万兆帕,从而在岩石表面形成冲击波,并在岩石中传播。
1、爆生气体膨胀作用炸药爆炸生成高温高压气体,膨胀做功引起岩石破坏。
爆生气体膨胀力引起岩石质点的径向位移,由于药包距自由面的距离在各个方向上不一样,质点位移所受的阻力就不同,最小抵抗线方向阻力最小,岩石质点位移速度最高。
正是由于相邻岩石质点移动速度不同,造成了岩石中的剪切应力,一旦剪切应力大于岩石的抗剪强度,岩石即发生剪切破坏。
破碎的岩石又在爆生气体膨胀推动下沿径向抛出,形成一倒锥形的爆破漏斗坑。
2、爆炸应力波反射拉伸作用岩体中爆炸应力波在自由面反射后形成反射拉伸波引起岩石破碎,岩石的破坏形式是拉应力大于岩石的抗拉强度而产生的,岩石是被拉断的。
岩石爆破破碎正是爆生气体和爆炸应力波综合作用的结果。
因为冲击波对岩石的破碎作用时间短,而爆生气体的作用时间长,爆生气体的膨胀促进了裂隙的发展;同样,反射拉伸波也加强了径向裂隙的扩展。
岩体内最初裂隙的形成是由冲击波或应力波造成的,随后爆生气体渗入裂隙并在准静态压力作用下,使应力波形成的裂隙进一步扩展。
编辑炸药在土岩介质中爆炸时,其冲击压力以波动形式向四外传播,这种波统称为应力波。
当应力与应变呈线性关系时,介质中传播的是弹性波;呈非线性关系时,为塑性波和冲击波。
目录1基本介绍2描述分类▪速率无关材料中的应力波▪卸载波▪速率相关材料中的应力波3反射透射▪反射和透射▪反射断裂4研究简史5发展趋势1基本介绍编辑应力和应变扰动的传播形式。
在可变形固体介质中机械扰动表现为质点速度的变化和相应的应力、应变状态的变化。
应力、应变状态的变化以波的方式传播,称为应力波。
通常将扰动区域与未扰动区域的界面称为波阵面,波阵面的传播速度称为波速。
地震波、固体中应力波相关图书的声波和超声波等都是常见的应力波。
应力波的研究同地震、爆炸和高速碰撞等动载荷条件下的各种实际问题密切相关。
在运动参量不随时间变化的静载荷条件下,可以忽略介质微元体的惯性力,但在运动参量随时间发生显著变化的动载荷条件下,介质中各个微元体处于随时间变化着的动态过程中,特别是在爆炸或高速碰撞条件下,载荷可在极短历时(毫秒、微秒甚至纳秒量级)内达到很高数值(1010、1011甚至1012帕量级),应变率高达102~107秒-1量级,因此常需计及介质微元体的惯性力,由此导致对应力波传播的研究。
对于一切具有惯性的可变形介质,当在应力波传过物体所需的时间内外载荷发生显著变化的情况下,介质的运动过程就总是一个应力波传播、反射和相互作用的过程,这个过程的特点主要取决于材料的特性。
应力波研究主要集中在介质的非定常运动、动载荷对介质产生的局部效应和早期效应以及载荷同介质的相互影响(见冲击载荷下材料的力学性能),研究时需要考虑材料在高应变率下的动态力学性能和静态力学性能的差别。
问题的复杂性在于,应力波分析是以已知材料动态力学性能为前提的,而材料动态力学性能的实验研究又往往依赖于应力波的2描述分类编辑应力波波速的描述与参考坐标系的选择有关,若以X表示在物质坐标中波阵面沿其传播方向的位置,t表示时间,则C=dX/dt称为物质波速或内禀波速。