粗粒花岗闪长岩中应力波的传播衰减规律

束状孔与当量大孔爆破应力波在节理岩体中的衰减规律熊常然;陈何
【期刊名称】《矿冶》
【年(卷),期】2024(33)1
【摘要】束状孔当量球形药包爆破技术是基于大直径深孔采矿法的新型爆破技术,与单孔爆破技术相比,其炸药能量利用率更高。

为了探究节理岩体中束状孔与当量大孔爆破应力波衰减规律的不同,开展束状孔与当量大孔爆破模型试验研究。

试验采用混凝土制作相似模型并用无缝钢管将炮孔包围以忽略爆生气体的作用,同时考虑不同节理厚度的影响,得到了爆炸应力波峰值速度与节理厚度的关系,并将两种布孔方式在相同节理条件下进行对比分析。

结果表明:两种布孔方式的爆炸应力波峰值速度均随着节理厚度的增加而逐渐降低,在相同节理厚度条件下,束状孔爆破的应力波衰减相对更小。

【总页数】8页(P1-8)
【作者】熊常然;陈何
【作者单位】北京矿冶研究总院;矿冶科技集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD235.46
【相关文献】
1.不耦合装药孔壁透射对应力波在岩体中衰减影响
2.应力波在层状节理岩体中的透反射与衰减规律
3.地应力作用下节理岩体隧道爆破孔网布设方法研究
4.高地应力节理岩体隧道爆破掘进孔网布设参数研究
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第37卷第4期爆炸与冲击V ol.37，No. 4 2017 年7月E X P L O S IO N A N D S H O C K W A V E S J l，2017D O I：10.1 1883/1001-1455(2017)04-0705-07脆性材料中应力波衰减规律与层裂实验设计的数值模拟巫绪涛，廖礼(合肥工业大学土木与水利工程学院，安黴合肥230009)摘要：对混凝土、岩石类脆性材料的层裂实验进行了有限元模拟，研究了应力波在此类材料中传播的衰减规律，包括两类机制：弹性波因大尺寸试样的几何弥散产生的小幅度线性衰减、与应变率相关的黏塑性波因本构关系导致的指数衰减。

在此基础上，提出了包含常数项的指数型应力波峰值拟合公式。

建议采用可以忽略应力波衰减影响的细长形试样进行层裂实验。

混凝土类脆性材料层裂破坏模拟结果显示，有限元模拟得到的层裂片厚度与一维应力波理论得到的结果非常吻合，验证了按一维应力波理论确定层裂强度的实验方法的有效性。

通过对比3种不同入射波形下层裂片的形状和净拉应力波形，发现不对称的入射波形状更有利于实验获得平直的层裂断面和较准确的层裂强度。

关键词：脆性材料；应力波；衰减规律；层裂中图分类号：O3.16.1国标学科代码：130545 文献标志码：八层裂是指当压力脉冲在杆或板的自由面反射形成拉伸脉冲时，在邻近表面的某处形成相当高的拉应力，一旦满足某动态断裂准则，则该处材料发生破裂的现象[1]。

由于混凝土、岩石类脆性材料存在典 型的拉压不对称性，在冲击载荷作用下此类材料中经常存在层裂这种失效方式。

与单纯的拉伸失效不 同，材料在层裂失效前往往受到较强的冲击压应力作用而损伤，因此层裂失效与应变率、压缩损伤及拉 伸损伤具有复合关系。

1914年，Hopkinson在硝化棉炸药爆炸冲击软钢板的实验模型中首次发现了层裂这一现象。

』.3.尺丨11^&^[2]在Hopkinson研究的基础之上，对钢、黄铜等材料的层裂现象进行了详细分析，提出了 层裂破坏的瞬时破坏准则，为层裂实验研究奠定了重要基础。

弹性波在中粒砂岩内传播衰减特性分析赵永川;杨天鸿;肖福坤;张鹏海;于庆磊;刘刚【摘要】为研究弹性波在岩石介质传播过程中的衰减特性,利用超声波传感器监测弹性波在中粒砂岩圆柱体内传播不同距离后的波形变化特征,通过频谱转换、数理统计、曲线拟合分析了特征参数的变化规律.研究表明:弹性波信号经滤波模数转化后,频率在100～500 kHz的信号随着传播距离的增大,时域波形图和频谱图在振幅上都出现了衰减趋势,且信号中高频成分比低频成分衰减显著.频谱重心频率随传播距离增大按照线性趋势降低,变化趋势比主频稳定,更能全面反映信号的频率衰减特征,采用波形对比法得到的弹性波在中粒砂岩内传播的衰减系数为0.016 dB/cm.在实验室尺寸范围内,绝对能量按照负指数规律衰减最为显著,幅值和振铃计数出现稳定线性衰减趋势,而上升时间有增加的趋势.波形参数的衰减趋势和敏感程度对于现场微震和室内声发射试验由传感器信号反演破裂源特征有一定的指导作用.【期刊名称】《振动、测试与诊断》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】7页(P285-291)【关键词】弹性波;衰减;频谱;特征参数;中粒砂岩【作者】赵永川;杨天鸿;肖福坤;张鹏海;于庆磊;刘刚【作者单位】东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳,110819;东北大学资源与土木工程学院沈阳,110819;东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳,110819;东北大学资源与土木工程学院沈阳,110819;黑龙江科技大学黑龙江省煤矿深部开采地压控制与瓦斯治理重点实验室哈尔滨,150028;东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳,110819;东北大学资源与土木工程学院沈阳,110819;东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳,110819;东北大学资源与土木工程学院沈阳,110819;黑龙江科技大学黑龙江省煤矿深部开采地压控制与瓦斯治理重点实验室哈尔滨,150028【正文语种】中文【中图分类】TH762;TU452引言{HJ2mm弹性波是研究岩石内部损伤演化的有效工具，声发射和微震现象作为一种典型弹性波是指岩石(体)在载荷作用下微破裂活动产生的弹性波辐射释放的过程，随着信号采集硬件的迅速发展，采集精度增高，计算参数增多，声发射和微震在揭示岩石和混凝土的损伤和裂纹扩展中得到了广泛应用[1-2]。

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。

平面应力波在岩质边坡中的传播规律研究平面应力波作为一种物理地质学中的基本地震波，其折射、反射及漫射传播特性在研究岩质边坡中发挥着重要作用。

针对平面应力波在岩质边坡中的传播特性，许多学者在实验和模型实验的基础上，提出了一些关于传播规律的研究成果。

然而，由于边坡在不同地质条件下的特性差异，研究成果中存在一定的偏差，因此，有关平面应力波在岩质边坡中的传播规律研究尚未全面展开。

本研究尝试通过计算机模拟、室内实验等方法，研究不同地质条件下岩质边坡及其周边土壤中平面应力波的传播规律。

首先，使用岩石物理实验来获得边坡侧壁柱状体的宏观结构及其反射系数；然后，通过室内实验对岩质边坡的传播特性进行检测；最后，使用计算机建模技术，建立岩质边坡高程和结构参数对传播特性的数值模型，并进行模拟验证。

本研究首先收集了不同地质条件下的岩质边坡采样，经过化学分析、物性测试及X射线等方法，进行了细致的实验研究。

结果表明，不同地质条件下岩质边坡的内部结构及其反射系数均受到一定程度的影响。

进一步的室内实验表明，不同的岩质边坡及其周边土壤对平面应力波的传播影响显著，其传播规律有显著差异。

最后，在不同地质条件下，本研究建立了岩质边坡高程和结构参数对平面应力波传播影响的数值模型，为科学揭示岩质边坡中平面应力波传播特性，提供了有用参考数据。

综上所述，本研究证明：在不同地质条件下，岩质边坡及其周边土壤对平面应力波传播的影响是显著的，并且平面应力波的传播规律受到边坡高程和结构参数的影响。

本研究所提供的研究成果，将有助于更深入、更准确地考察岩质边坡的稳定性以及岩体破坏的发生及发展过程。

本研究成果有助于更深入地研究岩质边坡的稳定性，有助于更准确地预测平面应力波在岩质边坡传播规律，益于更好地控制和改造岩质边坡等。

因此，本研究结果可以为大型工程，如水利、港口、桥梁等的设计和施工提供参考，也为下一步研究以及岩体稳定性等方面提供理论支持。

总之，本研究通过实验和数值模拟，研究了不同地质条件下岩质边坡中平面应力波的传播规律，为岩质边坡稳定分析和大型工程设计施工提供了理论依据，具有重要的理论意义和实用价值。

柱状药包在岩石中爆炸应力波衰减规律的研究本文对药包在两种情况下(无限介质中与自由面存在)的破岩过程进行了描述,分析了岩石中爆炸应力波的传播特征与衰减规律,以柱状药包为例研究了两种装药(即耦合装药与不耦合装药)下的爆破机理。

在对岩性因素影响爆破效果分析的基础上,以柱状药包为研究对象,得出了爆炸冲击波在岩石中作用区域的理论计算方程。

提出了柱状药包爆破产生的应力波在径向可近似为柱面波,端部可近似为球面波的研究方法。

根据理论计算方程推导出岩石介质中柱状药包爆炸应力波的衰减方程,建立了理想的柱状药包爆破径向应力衰减方程,并对方程进行了修正。

由建立的柱状药包径向应力衰减方程推导出了炮孔的堵塞长度和硐室爆破分装药包间距的理论计算公式。

以华北工学院后山山体的工程爆破为实例,通过试验验证了炮孔堵塞长度的理论计算式,并对运——三高速公路硐室爆破中分装药包间距进行了计算。

这两个工程都达到了很好的爆破效果。

实践证明了本文推导的公式具有一定的实际指导意义和应用价值。

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。

岩石应力波传播特性的试验研究和数值模拟岩石应力波传播是地质工程中的重要研究课题，对于地下爆破、地震学和岩石力学等领域具有重要意义。

本文将介绍岩石应力波传播特性的试验研究和数值模拟，以期对该领域的研究做出贡献。

一、试验研究1. 实验目的通过实验研究，我们可以更好地了解岩石中应力波的传播特性，如传播速度、衰减和能量分布等，并验证数值模拟结果的准确性。

2. 实验装置为了模拟真实的地质环境，我们需要构建一个合适的实验装置。

该实验装置应包括几个重要的组成部分：压力源、传感器、岩石样本和数据采集系统。

压力源用于产生应力波，传感器用于测量应力波的传播情况，岩石样本用于模拟真实的岩石条件，数据采集系统用于记录和分析实验数据。

3. 实验步骤在实验开始前，我们需要选择合适的岩石样本，并对其进行测量和准备工作。

在实验过程中，我们需要控制压力源的输出，并通过传感器记录应力波的传播情况。

实验结束后，对实验数据进行处理和分析，得出相应结论。

二、数值模拟1. 数值模拟方法数值模拟是一种有效的研究手段，可以通过计算机技术对岩石应力波的传播特性进行模拟和分析。

常用的数值模拟方法包括有限元法和边界元法等。

2. 模型建立在进行数值模拟前，我们需要进行模型建立工作。

首先，选择合适的岩石模型，并确定边界条件和加载方式。

然后，根据模型的几何形状和材料性质，进行离散化处理，将岩石模型划分为有限元网格或边界元节点。

最后，设置加载参数和计算方法，进行数值计算。

3. 模拟结果分析在完成数值计算后，我们需要对模拟结果进行分析。

通过分析模拟结果，我们可以得到应力波的传播速度、衰减情况和能量分布等重要参数。

同时，与实验结果进行对比，验证数值模拟的准确性。

三、实验与数值模拟的比较1. 结果对比通过实验和数值模拟的比较，我们可以判断数值模拟结果的准确性和可靠性。

如果实验结果与数值模拟结果吻合较好，则说明数值模拟方法有效。

反之，若存在较大差异，则需要对数值模拟方法进行修正和改进。

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。

平面应力波在岩质边坡中的传播规律研究近年来，由于山体活动、气候变化、人为干扰等因素，造成国内外一系列岩质边坡发生垮塌、滑坡灾害，对此我国采取了一系列措施，以减缓岩质边坡垮塌滑坡，但由于研究失误及人为因素，造成了惨重的损失。

因此，有关岩质边坡稳定性的研究越来越受到重视。

科学家们研究发现，平面应力波是至关重要的一种影响岩质边坡稳定性的因素，因此对其进行研究，可以更准确的判断岩质边坡的变形性质及发生滑坡的可能性。

本文旨在探讨平面应力波在岩质边坡中的传播规律，以更好的预测和防御岩质边坡发生滑坡灾害。

首先，从岩质边坡力学特性出发，介绍了平面应力波传播的性质及机理。

根据研究，基于岩石的安定性，平面应力波的传播过程满足平行性和传播规律，并且受到地质条件及本身特征的限制，其传播方式及走向可以自行调整，构成一个多维复杂的系统。

其次，主要介绍了岩质边坡应变强度阈值的确定以及应力变化规律。

根据不同岩石差异，需要确定地质条件下合理的应变强度阈值，只有确定边坡应力变化时合理的阈值，边坡才能够稳定。

而应力变化规律则可以从应力衰减定律出发，研究平面应力波的传播会按照一定的应力衰减定律而发生。

随后，本文通过岩质边坡模型试验研究，考察了平面应力波在岩质边坡中的传播规律。

主要考察的内容包括：平滑的坡度弧度对应力波衰减的影响；纯应力是否可以有效保护坡脚处的不稳定；应力释放传播时临界点的位置和特征；应力释放受到弯曲坡面和中部支撑的影响等。

最后，本文提出了一种新的实验方法，以试验反应地基下岩质边坡的应力传播规律。

实验方法所考察的内容包括：坡度对应力波传播的影响；坡脚附近的混凝土筑脚对应力传播的影响；应力波传播的走头速度；混凝土抗菌力的影响及其他。

综上所述，本文研究了平面应力波在岩质边坡中的传播规律，充分考察了岩质边坡稳定性受到的因素，并从理论及实践两方面提出了一些对岩质边坡稳定性研究有助的方法，为岩质边坡稳定性的研究和监测提供参考。

研究也暴露出很多技术瓶颈的问题，需要今后的研究深入探索。