不同耦合介质光面爆破裂纹发展数值分析

doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2016.01.068

黄金科学技术 ›› 2016, Vol. 24 ›› Issue (1): 68-75.doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2016.01.068

不同耦合介质光面爆破裂纹发展数值分析

过江¹，崔文强¹，陈辉²

1.中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083；
2.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐 830046

收稿日期:2015-03-06 修回日期:2015-05-08 出版日期:2016-02-29 发布日期:2016-04-05
作者简介:过江（1973-），男，江西弋阳人，副教授，从事采矿与充填技术研究工作。guojiang@csu.edu.cn
基金资助:
中南大学“创新驱动计划”项目“智能化、清洁化现代矿业工程理论与技术”（编号：2015CX005）资助

Numerical Analysis of the Smooth Blasting Crack Development under Different Coupling Medium

GUO Jiang¹，CUI Wenqiang¹，CHEN Hui²

1.School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha 410083，Hunan，China；
2.Institute of Geology and Mineral Engineering，Xinjiang University，Urumqi 830046，Xinjiang，China

Received:2015-03-06 Revised:2015-05-08 Online:2016-02-29 Published:2016-04-05

摘要/Abstract

摘要：

为研究不同耦合介质条件下光面爆破裂纹发展特性，基于ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序，利用脆性材料的Von Mises破坏准则，建立了不同炮孔间距、不同抵抗线条件下的光面爆破数值模型，分别分析了空气和水作为径向耦合介质下光面爆破裂纹发展规律。研究发现：由于2种物质的性质不同，导致耦合作用机理的不同，传递给岩体的爆炸能量有所差别，进而影响炮孔间裂纹的发展，数值模拟结果证实了这一点。空气耦合下的光面爆破较易形成合格的贯通裂隙，且炮孔周边爆生裂纹相对较少，裂纹分叉现象较少；水耦合条件下贯通裂隙形成质量较低或者不形成贯通裂隙，炮孔周边裂纹较发育，裂纹分叉现象较多，不利于炮孔间径向裂纹的贯通。2种耦合介质下，炮孔连心线上的Von Mises应力衰减曲线均符合幂函数衰减，水耦合条件下，炮孔壁的Von Mises应力明显高于空气耦合，但衰减速度相比空气耦合条件下较小。随着不耦合系数的增大，传递给岩体的压力减小，岩体爆破裂纹减少，不耦合系数为2.1时爆破效果最佳。

关键词: 光面爆破, 不耦合装药, 爆破裂纹, LS-DYNA

Abstract:

In order to research the development characteristic about crack of smooth blasting under the condition of different coupling medium.The brittle material Von Mises failure criterion was applied and the model of smooth blasting with different borehole spaces and different burdens was established based on ANSYS/LS-DYNA dynamic definite programs smooth blasting crack law under the condition of coupling mediums of air and water.The results found that，as the numerical simulation confirmed，the explosive energy transmitted to rock was different and the development of crack would be influenced due to the two different medium property leading to different coupling mechanisms.The blast-induced crack surrounding the hole and crack bifurcation phenomenon was relatively small and the transfixion crack was formed easily when air as coupling medium.Under the same conditions，the quality of transfixion crack was poor or without significant crack，but the blast-induced crack surrounding the hole was development and with more crack bifurcation phenomenon which was adverse to form the radial crack between the holes.The Von Mises stress relaxation curves between the holes accords with power function relaxation under the condition of two coupling mediums，and the Von Mises hole-wall stress was obviously higher and the relaxation speed was smaller than that of air when the coupling medium was water.The simulation results also suggested that the stress transmitted to rock and blast crack would reduced with the decoupling coefficient，and the effect of smooth blasting was best when the decoupling coefficient is 2.1.

Key words: smooth blasting, decoupling charge, blasting crack, LS-DYNA

中图分类号:

TD235

过江，崔文强，陈辉. 不同耦合介质光面爆破裂纹发展数值分析[J]. 黄金科学技术, 2016, 24(1): 68-75.

GUO Jiang，CUI Wenqiang，CHEN Hui. Numerical Analysis of the Smooth Blasting Crack Development under Different Coupling Medium[J]. Gold Science and Technology, 2016, 24(1): 68-75.

参考文献

［1］谭元军，陈继府.空气间隔径向不耦合装药条件下柱状药包的破岩机理研究［J］.爆破，2011，28（1）：58-60.
［2］程康，苏微倩，张桂涛，等.空气间隔装药技术周边孔间距对爆破效果的研究［J］.爆破，2011，28（4）：15-19.
［3］杜俊林，罗强，宗琦.空气不耦合装药爆破孔壁冲击压力分析［J］.西安科技大学学报，2005，25（3）：306-310.
［4］孙磊，任庆峰，宗琦.水不耦合装药结构在煤矿井巷掘进光面爆破中的应用［J］.爆破，2010，27（3）：25-28.
［5］闫国斌，于亚伦.空气与水介质不耦合装药爆破数值模拟［J］.工程爆破，2009，15（4）：13-19.
［6］杜俊林，周胜兵，宗琦.不耦合装药时孔壁压力的理论分析和求算［J］.西安科技大学学报，2007，27（3）：347-351.
［7］明锋，祝文化，李东庆.水耦合装药爆破在隧道掘进中的应用［J］.地下空间与工程学报，2012，8（5）：1008-1013.
［8］ Livermore Software Technology Corporation.LSTC.LS-DYNA Keyword User’s Manual［M］.USA：LSTC，2012.
［9］李晓杰，张程娇，王小红，等.水的状态方程对水下爆炸影响的研究［J］.工程力学，2014，31（8）：46-51.
［10］夏祥，李海波，李俊如，等.岩体爆生裂纹的数值模拟［J］.岩土力学，2006，27（11）：1987-1997.
［11］姜鹏飞，唐德高，龙源.不耦合装药爆破对硬岩应力场影响的数值分析［J］.岩土力学，2009，30（1）：275-279.
［12］袁绍国，王礼，魏鑫，等.复杂环境下冷却塔倒塌过程的计算机模拟［J］.爆破，2011，28（3）：26-29.
［13］江祺，刘彤，王汝恒，等.爆炸冲击波对3种建筑玻璃的作用过程［J］.爆炸与冲击，2014，34（2）：229-234.
［14］李夕兵.凿岩爆破工程［M］.长沙：中南大学出版社，2011.
［15］李夕兵，古德生.岩石冲击动力学［M］.长沙：中南工业大学出版社，1994.
［16］朱晶晶，李夕兵，宫凤强，等.冲击载荷作用下砂岩的动力学特性及损伤规律［J］.中南大学学报（自然科学版），2012，43（7）：2701-2707.
［17］刘福江，王元魁，王振军，等.提高多节理裂隙矿岩爆破质量的探讨［J］.黄金科学技术，2012，20（2）：71-73.
［18］戴俊.岩石动力学特性与爆破理论［M］.北京：冶金工业出版社，2013.
［19］钟明寿，龙源，李兴华，等.基于炮孔不同耦合介质的孔壁爆炸载荷及比能时间函数分析［J］.振动与冲击，2011，30（7）：116-119.
［20］郭学彬，肖正学，张继春，等.论爆破地震波在传播过程中的衰减特性［J］.中国矿业，2006，15（3）：51-54.

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[1]	刘连生，刘江超，董贵法，廖敏敏，蔡建德. 频分多址检测法在硐室爆破盲炮识别过程中电雷管安全性试验研究[J]. 黄金科学技术, 2016, 24(5): 73-79.
[2]	李夕兵，朱玮，刘伟军，张德明. 基于主成分分析法与RBF神经网络的岩体可爆性研究[J]. 黄金科学技术, 2015, 23(6): 58-63.
[3]	杨勇，邱英魁，杨杰，何国强，刘军晓. 山东焦家金矿爆破工艺优化研究[J]. 黄金科学技术, 2012, 20(6): 79-81.
[4]	于常先，赵明宣，李晓东. 中深孔松动控制爆破技术在三山岛金矿的应用[J]. J4, 2012, 20(4): 58-61.

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