›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (7): 1839-1846.doi: 10.16285/j.rsm.2016.07.003

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

不同静应力和节理条件下岩体爆破破岩机制研究

张凤鹏1,彭建宇1,范光华1,李邵军2,李元辉1   

  1. 1. 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110819; 2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071
  • 收稿日期:2015-05-30 出版日期:2016-07-11 发布日期:2018-06-09
  • 通讯作者: 李邵军,男,1974年生,博士,研究员,主要从事岩石工程安全性评估与监控方面的教学与研究工作。E-mail: sjli@whrsm.ac.cn E-mail:zhangfengpeng@mail.neu.edu.cn
  • 作者简介:张凤鹏,男,1967年生,博士,教授,主要从事岩石力学与工程方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:

    国家科技支撑计划课题(No. 2013BAB02B01,No. 2013BAB02B03);煤矿安全开采技术湖南省重点实验室开放基金资助项目(No. 201302)。

Mechanisms of blasting-induced rock fractures under different static stress and joint properties conditions

ZHANG Feng-peng1,PENG Jian-yu1,FAN Guang-hua1,LI Shao-jun2,LI Yuan-hui1   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang, Liaoning 110819, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China
  • Received:2015-05-30 Online:2016-07-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Key Technology R&D Program of China (2013BAB02B01, 2013BAB02B03) and the Open Fund of Hunan Provincial Key Laboratory of Safe Mining Techniques of Coal Mines (201302).

摘要: 考虑不同应力条件和岩体节理属性,对静应力作用下含有长节理和局部短节理花岗岩的爆破破岩机制进行研究,探讨静应力、节理位置和充填介质物性等因素对爆破效果的影响。在节理间充填弹性弱介质和空气两种情况下研究半无限长节理面反射拉伸破坏效应和端部衍生翼裂纹扩展特性;在不同静应力作用下,改变爆源与节理间的距离,研究长节理面反射效应对爆破裂纹扩展的影响规律;在保持节理近端与爆源距离和节理长度不变的情况下,研究短节理端部衍生翼裂纹产生、扩展的规律。通过比较表明,当节理充填介质时,节理面的反射拉伸破坏作用弱于不充填情况,而前者的端部翼裂纹发育明显比后者充分;长节理阻断了爆破主裂纹的扩展,节理面反射拉伸应力波产生的拉裂纹与爆破主裂纹耦合贯通在爆源与节理之间岩体内产生密集裂纹网,改善了该区域岩体的破碎效果,但随爆源与节理之间距离的增大以及静应力增高,这种破岩效应逐渐消失;入射角对节理端部衍生翼裂纹的产生与扩展影响显著,而静应力对翼裂纹起抑制作用。

关键词: 静应力, 岩体爆破, 节理, LS-DYNA, 裂纹扩展, 入射角

Abstract: 考虑不同应力条件和岩体节理属性,对静应力作用下含有长节理和局部短节理花岗岩的爆破破岩机制进行研究,探讨静应力、节理位置和充填介质物性等因素对爆破效果的影响。在节理间充填弹性弱介质和空气两种情况下研究半无限长节理面反射拉伸破坏效应和端部衍生翼裂纹扩展特性;在不同静应力作用下,改变爆源与节理间的距离,研究长节理面反射效应对爆破裂纹扩展的影响规律;在保持节理近端与爆源距离和节理长度不变的情况下,研究短节理端部衍生翼裂纹产生、扩展的规律。通过比较表明,当节理充填介质时,节理面的反射拉伸破坏作用弱于不充填情况,而前者的端部翼裂纹发育明显比后者充分;长节理阻断了爆破主裂纹的扩展,节理面反射拉伸应力波产生的拉裂纹与爆破主裂纹耦合贯通在爆源与节理之间岩体内产生密集裂纹网,改善了该区域岩体的破碎效果,但随爆源与节理之间距离的增大以及静应力增高,这种破岩效应逐渐消失;入射角对节理端部衍生翼裂纹的产生与扩展影响显著,而静应力对翼裂纹起抑制作用。

Key words: 静应力, 岩体爆破, 节理, LS-DYNA, 裂纹扩展, 入射角

中图分类号: 

  • O 383. 1

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