爆炸应力波通过节理裂隙带的衰减规律

第72卷第6期!色#属（矿山部分）2020年11月Doi：10.3969/j.iisn.1671-4172.2020.06.012露天矿山柱状药包爆破应力波衰减规律研究袁本胜1,2,3,史晓鹏1,2,3,郝帅4，刘强1!!,石峰1!!（1.矿冶科技集团有限公司，北京100160；2.金属矿山智能开采技术北京市重点实验室，北京102628；3.国家金属矿绿色开采国际联合研究中心，北京102628；4.承德铜兴矿业有限责任公司，河北承德067000）摘要：基于某露天矿山进行的爆破应力波测试实测结果，计算出测点峰值应力和拉伸应力峰值，并对爆破过程中的应力波进行研究。

然后将理论分析、现场试验等方法有机地结合，分析柱状装药台阶炮孔爆破应力波传播的基本规律，得到了露天矿山柱状药包条件下爆破应力波衰减规律$关键词：爆破应力波；衰减规律；露天矿山；柱状药包中图分类号：TD804；TD235文献标志码:A文章编号：1671-4172（2020）06-0056-03Study on the attenuation law of stress wave of cylindricalcharge explosion in open pit mineYUAN Bensheng1，，,SHI Xiaopeng'2'3,HAO Shuai4,LIU Qiang123,SHI Feng123(1.BGRIMM Technology Group,Beijing100160,China;2. Beijing Key Laboratory of Nonferrous Intelligent Mining Technology,Beijing102628,China；3.National Center for International Joint Research on Green Metal Mining,Beijing102628,China；4. Chengde Tongxing Mining Co.,Ltd.,Chengde Hebei067000,China)Abstract:The test of blasting stress wave in open pit mine was adopted,and the peak stress and tensile stress peak werecalculatedbaEedontheco l ected wave.Thencombining withthetheoreticalanalyEiEfieldteEtandother methodEtheEtreEEwaveintheproceEEofexploEion waEEtudied.ThebaEiclaw ofEtreEEwave propagation in the blaEtingofcylindricalcharging Etep blaEt-hole waEanalyzed#andthea t enuationlaw ofEtreEE wave underthe conditionofcylindricalchargeinopenpitminewaEobtained.Keywords:treEEwave；a t enuationlaw；openpitmine；cylindricalcharge爆破应力波现场试验和分析的难度很大，原因是:岩体含有许多节理、裂隙、断层、夹层等缺陷，含水量不同，应力波测量数据明显分散;工程施工时难以做到测试探头及回填物与周围岩石的完全耦合$本文应用现代岩石动力学理论，采用爆破应力波多点同步实时监测技术进行现场试验，建立爆破应力波传播（应力场演变）和岩体爆破破碎的数学模型，将理论分析、现场试验等方法有机地联系起来，基于实测结果对爆破过程中的应力波进行研究，旨在分析柱状装药台阶炮孔爆破应力波传播的基本规律，实现矿山爆破设计的科学化和规范化、矿山爆破的高效与安全。

透波1、一种壁厚渐变蜂窝宽带透波结构采用介电常数渐变结构是一种有效实现宽带透波的方法。

通过一种壁厚渐变六边形蜂窝结构实现，方法：根据蜂窝等效介电常数的近似计算公式和介质介电常数变化分布，计算出该渐变结构的几何参数。

结果表明该结构在垂直入射和大入射角情况下，具有良好的宽带透波特性。

介电常数渐变材料广泛应用于宽带透波、吸波材料设计领域。

仿真结果表明该结构在垂直入射和大角度入射条件下较实心结构具有良好的宽带特性，同时通过仿真验证了该结构周期参数对透波性能的影响。

结果表明，要使等效介电常数满足设计要求，该结构周期要远小于工作波长。

然而由于加工工艺限制，周期无法无限变小。

因此最好根据实际频率上限需要选择合适的周期。

另外，由于该结构蜂窝孔暴露在外界环境可能在实际应用中带来不便，可以考虑通过对蜂窝孔填充低介电常数泡沫材料来避免。

2、对防电磁脉冲屏蔽室与隔震地板关系的看法一些重要的指挥、通信房间既要防电磁脉冲又要隔震，关于计算机屏蔽室与隔震地板就在屏蔽室内部的争论。

结论：：屏蔽室应在隔震地板上安装制作。

3、空气冲击波作用于柔性防爆墙的透射和绕射效应分析_年鑫哲为研究爆炸空气冲击波作用于柔性防爆墙后发生的透射和绕射现象及规律，采用数值模拟方法计算，分析了墙后发生的透射和绕射现象，比较了压力波形的变化特点，得到了墙后压力场变化分布规律。

计算结果表明，柔性墙背后的压力存在两个主要峰值，分别为透射压力峰值和绕射压力峰值。

消波1、双层介质抗暴炸震塌结构的性能研究采用碎石土回填层与钢筋混凝土结构作为抗爆炸震塌结构，若选用低阻抗混凝土做回填层，具有较好的消波吸能性能。

2、沙墙吸能作用对爆炸冲击波影响的数值分析数值模拟，沙墙的消波吸能作用。

3、泡沫混凝土回填层在坑道中的耗能作用数值模拟计算了无耗能层和增设泡沫混凝土耗能层两种情况下坑道结构的动力响应，结果表明泡沫混凝土耗能层可以明显减小结构动力响应，可以用来构筑较理想的消波吸能结构。

爆破技术⼈员考试案例和设计参考答案岩⼟爆破设计题⽬⼀：预裂爆破和光⾯爆破1，表⾯未产⽣裂缝，2，空⼝破坏严重，壁⾯也有破损，3,4,5下部壁⾯很好，但表⾯未形成裂缝，⼀、概述预裂爆破和光⾯爆破⼰⼴泛应⽤于露天⼯程和地下⼯程。

在公路、铁路的路基的开挖，⽔利⼯程、公路和铁路⼯程的隧道开挖，井⼯⼯程和矿⼭开采的巷道掘进，露天矿⼭开采和场地平整的边坡处理等⽅⾯都应⽤预裂爆破和光⾯爆破技术。

⼆、爆破参数的选取(1) 炮孔直径D炮眼直径的确定直接关系到施⼯的效率和成本，应综合考虑岩⽯特性、现场机械设备情况及⼯程具体要求进⾏选择。

⼀般情况下，主要应依据爆破的现场和钻⼯机具确定。

如在地下⼩断⾯的巷道实施光⾯预裂爆破时，孔径取35～45mm；⽽在露天情况下实施光⾯及预裂爆破时，孔径则可取⼤些；深孔爆破时，公路、铁路与⽔电取D=80～100mm，⼤直径多⽤于矿⼭，D=150～310mm;浅孔爆破，取D=42～50mm。

(2)最⼩抵抗线W对光⾯爆破，最⼩抵抗线也即光⾯厚度。

由经验公式有Q=Calb式中C是爆破系数，相当于炸药单耗值，lb为炮孔深度；Q为单孔药量最⼩抵抗线W还应根据岩⽯性质及地质条件加以调整。

经验表明，岩⽯坚韧、可爆性差时，最⼩抵抗线可⼩些；岩⽯松软、易破碎时W可取⼤些。

最⼩抵抗线W也可通过炮眼密集系数m来确定。

光⾯爆破中的炮眼密集系数是指孔距a与最⼩抵抗线W的⽐值，即m=a/W⼀般取m=0.8～1.(3)炮眼间距a光⾯、预裂爆破的实质是使炮眼之间产⽣贯通裂隙，以形成平整的断裂⾯。

因此，炮眼间距对形成贯通裂隙有着⾮常重要的作⽤。

炮眼间距的⼤⼩主要取决于炸药的性质、不耦合系数和岩⽯的物理⼒学性质。

a=(8～12)D (D＞60mm)a=(9～14)D (D≤60mm)a光=mW光式中 m—炮孔密集系数，⼀般取m=0.6～0.8(4)台阶⾼度H台阶⾼度H与主体⽯⽅爆破台阶相同，⼀般情况，深孔取H≤15m，浅孔取1.5≤H<5为宜。

第21卷　第1期爆炸与冲击V ol.21,N o.1 2001年1月EXP LOSI ON AND SH OCK W AVES Jan.,2001　文章编号:100121455(2001)0120076205爆炸应力波在各向同性损伤岩石中的衰减规律研究崔新壮1,李卫民2,段祝平1,陈士海3(11中国科学院力学研究所,北京　100080;　21山东省建设建工集团二公司,山东济南　250014;31山东科技大学,山东泰安　271019) 摘要:通过对一维应力波在H opkins on压杆之间的试件内的衰减及折反射关系分析,导出了衰减率的表达式,然后对含损伤的岩石试件进行冲击实验,得到了衰减率与初始损伤的关系式,从而提供了一种测定衰减率的实验方法。

通过应力等效模拟,得到了球面与柱面爆炸应力波的衰减规律。

关键词:爆炸应力波;损伤;衰减;H opkins on压杆中图分类号:O34615 文献标识码:AΞ1　引　言天然岩体中含有大量的裂隙、节理等缺陷,损伤力学引入后,它们的尺寸、数目都可以用损伤来定量描述。

在工程爆破中,我们发现这些缺陷对应力波有很大的衰减作用。

研究爆炸应力波的衰减对研究动态应力场、损伤场及应力波防护工程的建设都有重要意义。

目前,在工程爆破中普遍采用的衰减公式是p=p0/ rα( r=r/r0,其中r0为药包半径,r为应力波与爆源的距离,α=2±ν/(1-ν)为衰减指数,其中ν为岩石的泊松比,p0为爆源处峰值压力)。

如果岩体所含初始损伤是各向同性的,则由损伤力学可知,该岩体的泊松比将等于不含任何损伤的岩体的泊松比,也就是说爆炸应力波在两种岩体中的衰减指数是一样的。

但这与实践相矛盾,因此应当探索更能反映实际情况的衰减公式。

通过实验,我们得到了平面一维应力波在损伤岩体中的衰减公式,经过应力等效模拟,推广到了球面与柱面波情形,理论上得到了柱面与球面爆炸应力波的衰减公式。

2　实　验211　实验设计实验用的装置有H opkins on压杆及声波测试仪,应变片分别贴在输入杆与输出杆的中间位置。

不同倾角层理岩体爆破应力波传播规律张斌;吴超俊;张学富;周元辅;刘士洋【摘要】以层理岩体地层隧道开挖爆破为研究背景,通过理论解析和数值模拟分析层理倾角变化对爆破应力波的传播影响.研究发现:层理对应力波具有一定的吸收和反射作用,加速了爆破应力波在层理岩体中衰减;层理倾角越大应力波的透射率越小,应力波透过层理的衰减度越大;当应力波由硬介质入射到软介质中时透射率小于1,反之透射率则大于1.当层理倾角大于30°时,应力波的反射率随层理倾角的增大而变大;小于30°时,应力波反射率随层理倾角的增大而减小.此外,运用公式求解得到质点振动速度衰减度随层理倾角变化关系.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)023【总页数】7页(P205-211)【关键词】层理岩体;爆破应力波;数值模拟;透射率;衰减【作者】张斌;吴超俊;张学富;周元辅;刘士洋【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;中铁上海设计院集团有限公司,上海200070;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TD235钻爆法作为隧道施工最常用的方法，利用高能炸药爆炸产生的能量使岩体破碎形成隧道断面。

由于地质作用，围岩形成了不连续的层理结构面，爆破应力波在结构面处会产生反射和透射，且不同倾角层理产生的反射应力波和透射应力波的叠加和衰减各不相同，影响隧道开挖爆破效果。

岩体中这种结构面的物理力学性质的复杂性，对爆破应力波传播的影响成为隧道控制爆破的难题[1—3]。

早期的研究者Kleinberg等[4]发现应力波穿越单结构面时振幅下降并伴有波形转换。

在理论上，Hudson[5]提出method of smoothing的滤波计算方法，分析了有效弹模，裂隙大小与分布集中程度都较小的介质波速及衰减问题。

爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究一、介绍1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状和进展1.3 论文目的和研究内容及方法二、爆炸荷载作用下的应力波产生和传播过程及特点2.1 应力波产生过程和特征分析2.2 应力波传播过程和特征分析2.3 应力波在介质中的反射、折射和衰减规律分析三、应力波衰减的主要影响因素分析3.1 介质性质对应力波衰减的影响3.2 应力波频率对衰减的影响3.3 爆炸荷载对应力波衰减的影响四、应力波衰减规律研究4.1 基于实验的应力波衰减规律研究4.2 基于数值模拟的应力波衰减规律研究4.3 应力波衰减规律的分析和总结五、结论和展望5.1 主要研究结果和结论5.2 研究限制和未来研究方向5.3 工程应用前景及意义注：以上提纲仅供参考。

具体内容和章节可根据实际情况进行调整和修改。

1.1 研究背景和意义现代工业和民用建筑等的发展离不开各种复杂的结构和材料，而这些结构和材料在使用过程中，往往要承受来自内外部的各种荷载作用，从而可能会导致应力波的产生和传播。

应力波是由于荷载作用导致物体内部发生微小变形而引起的固体或流体中的机械变化波，其具有突发性和破坏性的特点，能够对周围环境造成严重的影响。

其中，爆炸荷载作用下的应力波产生和传播过程是一种重要的应用领域。

在军事、矿山、工业等领域中，爆炸荷载的作用下会产生大量的应力波，其对周围的建筑、地下设施和设备等造成巨大的破坏，严重影响到生产安全和人民生命财产的安全。

因此，研究爆炸荷载下的应力波行为和特征，对于实现人类社会的可持续发展和提高生产安全性具有重要意义。

1.2 国内外研究现状和进展在国内外，爆炸荷载作用下的应力波问题已经得到了广泛的研究和应用。

在美国、英国等国家，应力波传播的规律和衰减行为已经得到了较为深入的研究，而我国在这方面的研究也取得了一定的进展。

国内学者针对不同类型的介质和爆炸荷载条件下的应力波行为和特征进行了深入的研究，并在建筑和民用设施等领域的应用中取得了一定的效果。

2. 工程爆破基本理论爆破理论就是研究炸药爆炸与爆破对象（目标）相互作用规律的有关理论。

对于内部爆破（装药置于爆破对象内部），例如岩土爆破，就是研究炸药在岩土介质中爆炸后的能量利用及其分配，也就是研究炸药爆炸产生的冲击波、应力波、地震波在岩土中的传播和由此引起的介质破坏规律，以及在高温高压爆生气体作用下介质的进一步破坏及其运动规律；对于外部爆破（装药与爆破对象之间有一定距离），例如军事上采用的接触或非接触构件爆破，就是研究炸药爆炸后产生的冲击波在传播过程中与目标的相互作用以及由此引起的爆破目标的破坏及其运动规律。

它是一个复杂而特殊的研究系统。

要阐明爆炸的历程、机理和规律，应包括以下研究内容：⑴、爆破的介质在什么作用力下破坏的；破坏的规律及其影响因素；⑵、爆破介质的特性，包括目标（岩土）的结构、构造特征、动态力学性质及其对爆破效果的影响；⑶、爆炸能量在介质中传递速率；⑷、介质的动态断裂特性与破坏规律；⑸、介质破碎的块度及碎块分布、抛掷和堆积规律；⑹、空气冲击波与爆破地震波的传播规律、个别爆破碎块的飞散距离；以及由冲击波、地震波、个别飞石、爆体的落地震动等引起的爆破危害效应及其控制技术。

以岩石爆破为例，目前大量实验室和现场试验证明，岩体的爆破破碎有以下规律：（1）、应力波不仅使岩石的自由面产生片落，而且通过岩体原生裂隙激发出新的裂隙，或者促使原生裂隙进一步扩大，在应力波传播过程中，岩体破碎的特点是：原生裂隙的触发、裂隙生长、裂隙贯通、岩体破裂或破碎；（2）、加载速率对裂隙的成长有很大作用：作用缓慢的荷载有利于裂隙的贯通和形成较长的裂隙，而高速率的载荷容易产生较多裂隙，但却拟制了裂隙的贯通，只产生短裂隙；（3）、爆破高压气体对裂隙岩体的破碎作用很小，但它有应力波不可替代的作用：可以使由应力波破裂了的岩体进一步破碎和分离；（4）、岩体的结构面（岩体弱面的统称，包括节理、裂隙、层理等各种界面）控制着岩体的破碎，它们远大于爆破作用力直接对岩体的破坏。

爆破振动衰减规律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言是一篇文章中的开篇部分，旨在为读者提供对后续内容的整体了解。

本文的主题是“爆破振动衰减规律”，通过对爆破振动产生原因、传播途径以及衰减规律的研究，来探讨影响爆破振动衰减的因素。

爆破振动是指由爆炸引起的地面振动现象。

随着工业和建筑领域的发展，爆破振动对地下设施、建筑物以及周围环境的影响引起了广泛关注。

因此，研究爆破振动衰减规律具有重要的理论和实践意义。

在本文中，我们将首先介绍爆破振动的产生原因。

爆炸能量释放引起的振动主要有两个来源：爆炸气体的体积膨胀和爆炸物质的破碎。

这些振动波通过传播介质（如地面、岩石或大气）传递，形成了爆破振动。

接下来，我们将探讨爆破振动的传播途径。

爆破振动可以通过固体-固体、固体-液体和固体-气体界面传播。

传播路径的选择受地下结构的性质、地下介质的特性以及传播距离的影响。

了解传播途径对于有效减少爆破振动的影响至关重要。

最后，我们将介绍爆破振动衰减规律的研究意义以及影响其衰减的因素。

对于爆破振动衰减规律的深入研究，可以为工程实践提供指导，帮助减少爆破振动对周围环境的不良影响。

影响爆破振动衰减的因素包括地下介质的性质、爆破参数的选择以及爆破源与观测点之间的距离等。

通过对以上内容的研究，我们希望能够全面理解爆破振动衰减规律，以促进相关领域的发展，保护地下设施和建筑物的安全，实现可持续发展目标。

（以上内容可根据需要进行适当调整和扩充）1.2文章结构文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三部分。

具体结构如下：1. 引言部分：引言部分主要概述文章要讨论的内容，并对文章进行一个简要的介绍。

在这一部分中，需要包括以下几个方面的内容：1.1 概述：简要介绍爆破振动衰减规律的研究背景和重要性。

阐述爆破振动衰减规律研究的意义和应用价值。

1.2 文章结构：介绍文章的整体结构和各个章节的内容安排。

概括地说明每个章节所讨论的主题和内容，以及各个章节之间的逻辑关系。

爆破荷载的确定及传播一、爆破概述由于炸药的爆炸反应是一个高温、高压和高速的瞬态过程，被爆岩体性质和爆破条件复杂多变，且岩体爆破破坏过程是一个历时极为短暂的过程，因此给直接观察和研究岩体爆破机制照成了极大的围难。

迄今为止，人们对岩体爆破作用过程仍然了解得不够透彻，尚不能形成一套完整而系统的爆破理论。

岩体爆破破坏原理的假说，依据其基本观点，可归结为四种：①爆炸应力波反射拉伸破坏观点从爆炸动力学的观点出发，认为药包爆炸时产生的高温、高压和高速的冲击波，冲击和压缩周围的岩体，形成强烈的应力波，它的强度大大超过岩石的动抗压强度，因此造成周围岩体的局部粉碎，同时爆炸压缩应力波在爆源的环向方向派生出拉应力，当环向拉应力超过岩石动态抗拉强度时，就会沿爆源径向产生拉裂；当应力波到达自由面时，压缩应力波从界面反射形成拉伸应力波，若反射拉伸波的强度超过岩石的动态抗拉强度，则从界面开始向爆源产生拉伸破坏作用。

该点认为岩体的破碎主要是压缩应力波和反射拉伸波作用的结果，爆炸气体的作用只限于岩体的辅助破碎和破裂岩体的抛掷。

这种理论称为动作用理论。

②爆生气体膨胀压力作用破坏观点从静力学的观点出发，认为药包爆炸后，产生大量的高温、高压气体。

这种气体膨胀所产生的压力作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的径向位移。

由于作用力不等而引起岩体不同阶段径向位移，导致在岩体中形成剪切应力，当这种剪切应力超过岩石的动态抗剪强度时就会导致岩体破裂。

当爆炸气体膨胀压力足够大时，还会引起自由面附近的岩石隆起、裂开并沿径向方向推出，这种观点不考虑冲击波的破碎作用。

这种理论称为静作用理论。

③爆生气体和应力波共同作用破坏观点这种观点认为岩体破裂是冲击波和爆生气体膨胀压力共同作用的结果，即两种作用形式在爆破的不同阶段和针对不同类型的岩石所起的作用不同。

爆炸冲击波使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进一步扩展，随后爆生气体的尖壁作用使这些裂隙贯通、扩大形成岩块，并脱离母岩。

水下爆破振动特征及衰减规律研究邵蔚;王长柏【摘要】针对传统质点峰值振动速度公式因没有考虑水体波动对爆破振动传播的影响导致预测结果精度较差的问题,以某核电站水下爆破实验为背景,分析了水下钻孔爆破时地面质点振动特征和水下爆破地震波的衰减规律.由现场实测爆破振动速度数据分析结果可知,水下爆破产生的地震波具有振幅小,衰减慢等特点,传统的质点峰值振动速度公式不适用于水下爆破振动传播的预测,鉴于此,对其进行修正.修正后的预测公式考虑水深比的影响,将拟合系数从0.45提高到0.92,由此可见,修正的预测公式能够更好地反映水下爆破振动衰减规律.由于爆破振动的频谱特征也是决定其灾害程度的重要因素,因此通过傅里叶变换,对比分析了水下爆破与露天爆破的频谱特征.结果表明,水下爆破具有明显的滤频效应,具有主频小,频带窄,能量小等特点.研究结果可为水下爆破灾害的有效控制提供依据.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2018(024)005【总页数】8页(P15-22)【关键词】水下爆破;质点峰值振动速度;频谱特性;预测公式;衰减规律【作者】邵蔚;王长柏【作者单位】河南省南阳市水利建筑勘测设计院 ,河南南阳 473068;安徽理工大学土木建筑学院 ,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】O625目前，水下爆破技术已广泛运用于围堰拆除、导流疏浚、海岸开挖及大坝修建等工程中。

水下爆破作业在给工程建设带来方便的同时，其产生的冲击波、地震动及爆破涌浪等次生灾害也会对周围环境产生不利影响[1]。

由于水下爆破的复杂性，若对其理论研究并建立起一个精确的数学模型，使水下爆破问题得到完全解析是十分困难的[2]。

相对露天爆破，水下爆破具有明显的单耗系数大，灾害类型多，施工困难等特点[3]。

因此根据现有的工程经验和实验数据，研究水下爆破的危害程度就显得至关重要[4]。

水下钻孔爆破部分能量从孔口洩放至水体，水中冲击波强度因水深条件相差较大[5]。

中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）中文题目：爆炸应力波与裂纹作用机理研究英文题目：The Mechanism Research of Explosive Stress Wave and Crack 专题题目：爆炸应力波研究发展现状姓名：丁晨曦学号：1010630103学院：力学与建筑工程学院专业：土木工程班级：土木10-1指导教师：岳中文职称：副教授完成日期：2014 年 6 月 10 日摘要利用新型数字激光动态焦散线实验系统，采用模型实验，研究了定向断裂控制爆破下不同形式预制裂缝等缺陷介质中应力波的传播、裂纹扩展规律以及它们之间的区别。

在缺陷介质中，预制裂纹与爆生主裂纹相互作用，阻断了爆生主裂纹的传播，使两条主裂纹不能直接贯通，而是与预制裂纹相交，说明缺陷介质对定向断裂爆破有较大影响。

通过对应力强度因子等相关实验数据的分析与处理，模型实验中，炸药起爆后，由于切槽的导向作用，在两炮孔连线上会产生两条主裂纹，主裂纹并没有穿过预制裂缝，而是在预制裂缝两端产生翼裂纹。

初始P波对相向运动的主裂纹的扩展有抑制作用，而P波波尾和S波对相向运动的爆生主裂纹的扩展有促进作用，P波、S波及在预制裂纹及试件边界处产生的反射PP波、PS波、SP波和SS波与爆生主裂纹的相互作用是主裂纹产生波浪式扩展的主要原因。

爆生主裂纹主要受张拉应力场的影响，爆生翼裂纹主要受拉剪应力场的影响。

关键词：模型实验；裂纹扩展；定向断裂爆破；应力强度因子ABSTRACTUsing the new digital laser dynamic caustics experimental system and experimental model to study the directional fracture controlled blasting under various forms of pre-stress cracks and other defective medium wave, crack propagation law and the differences between them. In defective medium, pre-existing cracks and detonation main crack interact, detonation blocking of the main crack propagation can not directly make two main crack through, but with the pre-existing cracks intersecting, indicating defective media for a more directional fracture blasting impact. Through the experimental data of the stress intensity factor analysis and processing, after detonating explosiving, as the guiding role of grooving on two boreholes connection will produce two main crack, the crack does not pass through the pre-primary cracks, but the cracks generated wing cracks at the ends of pre-existing cracks . The initial P-wave restrain extension of the main crack, while the tail of P-wave and S-wave can promote propagation of the main crack, the interaction among PP waves, PS-wave, SP-wave, SS-wave and detonation main crack is the main reason that the main crack wave expands. Detonation main cracks are mainly affected by tension stress field, detonation wing cracks are mainly affected by tension and shear stress field.Keywords：experimental model; crack propagation; directional fracture controlled blasting; stress intensity factor目录1 绪论 (1)1.1课题的提出及研究意义 (1)1.2 爆炸荷载下的断裂力学实验方法 (1)1.2.1 传统实验方法的局限性 (1)1.2.2 焦散线方法的优越性 (2)1.3 焦散线方法的研究进展 (3)1.3.1 焦散线方法的发展 (3)1.3.2 焦散线方法的应用现状 (5)1.4 主要研究内容与方法 (5)2 爆炸载荷下的动焦散线基本原理 (7)2.1 概述 (7)2.2 焦散线形成的物理原理 (7)2.3 焦散线的数学描述 (9)2.4 应力强度因子 (11)2.4.1 应力强度因子的概念 (11)2.4.2 应力强度因子的计算方法 (12)2.5 裂纹尖端焦散线 (14)2.5.1 断裂模式 (14)2.5.2 Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的焦散线 (18)2.5.3 动态焦散线 (20)2.6本章小结 (22)3 爆炸应力波作用下裂纹扩展的动焦散实验研究 (23)3.1 爆炸致裂的动焦散实验系统 (23)3.1.1 多火花式动态焦散线实验系统 (23)3.1.2 新型数字激光动态焦散线测试系统 (26)3.2 实验材料 (28)3.3 爆炸应力波与竖直裂纹作用机理 (29)3.3.1 实验描述 (29)3.3.2 实验分析 (31)3.4 爆炸应力波与倾斜裂纹作用机理 (33)3.4.1 实验描述 (33)3.4.2 实验分析 (35)3.5 爆炸应力波与水平裂纹作用机理 (38)3.5.1 实验描述 (38)3.4.2 实验分析 (40)3.6 本章小结 (41)4 结论和展望 (43)4.1 结论 (43)4.2 展望 (43)参考文献 (45)致谢 (48)1 绪论1.1课题的提出及研究意义工程爆破技术是一项基于近代综合学科而服务于工程建设的新型爆破技术。

爆炸应力波与爆破作用原理简介一、岩体内的爆炸应力波装药在岩体或其他固体介质中爆炸所激起的应力扰动的传播称为爆炸应力波。

爆炸应力波在距爆源点不同距离的区域内可出现塑性波、冲击波、弹塑性波、弹性应力波和地震波等。

大多数岩石在爆炸冲击荷载作用下所激起的爆炸应力波主要是冲击波、弹性应力波和爆炸地震波。

冲击波具有陡峭波头，以超声速传播，传播过程中能量损失较大，应力衰减很快，作用范围很小，衰减后变为压缩应力波。

压缩应力波以声速传播，传播过程中能量损失比冲击波小，衰减较慢，作用范围则较大，衰减后变为地震波。

冲击波和应力波都是脉冲波，不具有周期性，能对岩石造成不同程度的破坏作用，而地震波为周期振动的弹性波，应力上升时间与应力下降时间大体相等，以声速传播，衰减很慢，作用范围最大，但不再能对岩石造成直接的破坏作用，只能扩大岩体内原有的裂隙，和威胁爆破地点附近建筑物的安全。

炸药爆炸的基本理论对于应力波，当应力应变呈线性关系时，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。

二、装药的内部作用与外部作用装药中心距自由面的垂直距离称为最小抵抗线，对于一定量的装药来说，若其最小抵抗超过某一临界值(临界抵抗)，当装药爆炸后，在自由面上不会看到爆破的迹象。

也就是爆破作用只发生在岩体的内部，未能达到自由面。

这种作用称为装药的内部作用。

发生这种作用的装药称为药壶装药。

临界抵抗决定于炸药的类型、岩石性质和装药量。

当装药发生内部作用时，除在装药处形成扩大的空腔外，还形成压碎圈、裂隙圈和震动圈。

在压碎圈内变形向方向成45°角的滑移面。

在裂隙圈内，但形成辐射状的径向裂隙，有时在径向裂隙之间还形成有环状的切向裂隙。

震动圈内的岩石没有任何破坏，只发生震动，其强度随距爆炸中心的距离增大而逐渐减弱，以致完全消失。

当装药的最小抵抗小于其临界抵抗时，在装药爆炸后，除在装药下方岩体内形成压碎圈、裂隙圈和振动圈外，装药上方一部分岩石将被破碎，脱离岩体，形成爆破漏斗。

基于UDEC岩体爆炸应力波衰减规律的研究曹攀;颜事龙;倪磊;刘锋;李永军【摘要】通过GENERATE命令划分有限差分网格,BOUNDARY xvisc和BOUNDARY yvisc命令产生静态边界,DAMP命令确定Rayleigh阻尼参数中的最小中心频率和最小临界阻尼比,选用高斯脉冲函数作为动力激励作用于炮孔壁粉碎区边界,输入爆炸动力荷载,建立岩体爆破UDEC数值计算模型,运用离散元件UDEC 模拟了距爆源不同距离处岩体质点爆炸应力波的变化特征.数值模拟与理论推导结果表明:用离散元软件UDEC计算得到的岩体中爆炸应力波衰减规律与理论公式计算结果基本符合,误差在工程实践应用的允许范围之内,因此UDEC适合用于数值模拟爆炸荷载下岩体动态响应.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2014(031)001【总页数】5页(P42-46)【关键词】UDEC;爆炸应力波;数值模拟【作者】曹攀;颜事龙;倪磊;刘锋;李永军【作者单位】安徽理工大学化学工程学院,淮南232001;安徽理工大学化学工程学院,淮南232001;重庆顺安爆破器材有限公司,重庆404100;安徽理工大学化学工程学院,淮南232001;特种作战学院,广州510000【正文语种】中文【中图分类】TU452爆炸应力波理论一直是工程爆破界的重大研究课题，爆炸应力波传播规律是进行工程爆破理论分析、计算和设计的基础，在采矿、水利建设、道路构筑、机场及港口建设等工程领域具有广泛的应用价值［1］。

研究爆炸应力波的衰减规律对研究岩石动态应力场、损伤场及应力波防护工程的建设都有重要意义。

由于岩体爆炸动力过程极其复杂，物理测试爆炸过程每个细节比较困难，而且实验设备比较昂贵复杂，较多的研究成果集中在物理模型中爆炸应力波的测试，全比例条件下的测试成果很少［2-6］。

数值模拟计算作为一种试验工具，可以进行全比例模拟运算，减少实验成本，再现物理过程。

纵观目前的研究发现，研究者大多采用基于连续介质力学基础的分析软件LS-DYNA进行爆炸模拟［7-10］，此种方法较适用于岩石爆破小变形分析，在基于非连续介质力学基础的离散元软件UDEC(Universal Distinct Element Code)中，岩体被看作一种不连续的三角形离散块体，三角形离散块体之间可以有大位移、旋转、滑动乃至块体的分离，能够更真实揭示岩体内应力场变化过程。

爆炸应力波与爆破作用原理简介一、岩体内的爆炸应力波装药在岩体或其他固体介质中爆炸所激起的应力扰动的传播称为爆炸应力波。

爆炸应力波在距爆源点不同距离的区域内可出现塑性波、冲击波、弹塑性波、弹性应力波和地震波等。

大多数岩石在爆炸冲击荷载作用下所激起的爆炸应力波主要是冲击波、弹性应力波和爆炸地震波。

冲击波具有陡峭波头，以超声速传播，传播过程中能量损失较大，应力衰减很快，作用范围很小，衰减后变为压缩应力波。

压缩应力波以声速传播，传播过程中能量损失比冲击波小，衰减较慢，作用范围则较大，衰减后变为地震波。

冲击波和应力波都是脉冲波，不具有周期性，能对岩石造成不同程度的破坏作用，而地震波为周期振动的弹性波，应力上升时间与应力下降时间大体相等，以声速传播，衰减很慢，作用范围最大，但不再能对岩石造成直接的破坏作用，只能扩大岩体内原有的裂隙，和威胁爆破地点附近建筑物的安全。

炸药爆炸的基本理论对于应力波，当应力应变呈线性关系时，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。

二、装药的内部作用与外部作用装药中心距自由面的垂直距离称为最小抵抗线，对于一定量的装药来说，若其最小抵抗超过某一临界值(临界抵抗)，当装药爆炸后，在自由面上不会看到爆破的迹象。

也就是爆破作用只发生在岩体的内部，未能达到自由面。

这种作用称为装药的内部作用。

发生这种作用的装药称为药壶装药。

临界抵抗决定于炸药的类型、岩石性质和装药量。

当装药发生内部作用时，除在装药处形成扩大的空腔外，还形成压碎圈、裂隙圈和震动圈。

在压碎圈内变形向方向成45°角的滑移面。

在裂隙圈内，但形成辐射状的径向裂隙，有时在径向裂隙之间还形成有环状的切向裂隙。

震动圈内的岩石没有任何破坏，只发生震动，其强度随距爆炸中心的距离增大而逐渐减弱，以致完全消失。

当装药的最小抵抗小于其临界抵抗时，在装药爆炸后，除在装药下方岩体内形成压碎圈、裂隙圈和振动圈外，装药上方一部分岩石将被破碎，脱离岩体，形成爆破漏斗。