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柱状装药结构下水垫层厚度与爆破作用时间的数理分析和模拟试验

作　者: 韩红强
导　师: 王立安
学　校: 太原理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 水介质不耦合装药 水垫层厚度 水垫比 峰值压力 超压时间模拟试验
分类号: TD235
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


传统的教科书和工程爆破中通常是采取孔底超深加装药量或底部采用猛炸药的方法，用以克服底部阻力，消除根底。此法带来的不足和危害已为大家所共知。水介质不耦合装药爆破，即采用水做不耦合介质的装药结构，是根据岩石的破碎机理和炸药能量释放时对周围介质产生干扰和破坏的原理，结合水介质的削峰、降压特性而提出的一种新的爆破技术，实践证明，该爆破方法具有破碎块度均匀、震动强度小、噪音低、飞石容易控制等优点。 水介质不耦合装药爆破分为径向不耦合装药和轴向不耦合装药，人们已对径向不耦合装药的爆破机理和最佳不耦合系数及其能量分布等方面做了一定的研究；而对轴向不耦合装药的研究不多，且多停留在工程实践的基础上；对轴向不耦合装药中水垫层的合理高度、最佳水垫比的数理分析和数值计算的研究更少；对水介质不耦合装药结构中爆炸冲击波及爆生气体的作用时间的研究更是无人论及。随着岩石动力学理论研究的深入和岩石动力学试验条件的发展，高应变率下岩石的动力学特性和动态损伤断裂特征已被人们广为研究；而动态测试技术的发展使得测量爆炸冲击波和爆生气体压力随时间的变化成为可能；这些理论和技术的发展使爆破理论的研究向定量化和精细化又进了一步。 本文是在岩石动态破碎理论的研究成果和岩石爆破的损伤理论模型的基础上，并结合柱状药包爆破应力波的衰减理论研究成果，根据水压爆破理论对柱状装药结构中水垫层对爆炸冲击波和爆生气体的能量传递、压力峰值和作用时间的影响进行了理论研究和数值计算，并通过实验室模拟试验验证了柱状装药结构中爆炸冲击波和爆生气体的压力峰值和作用时间与水垫层厚度的关系，研究提出了在不同厚度的水垫层中爆炸冲击波和爆生气体的作用时间和压力峰值的变化规律，并计算了不同

全文目录


第一章 引言  9-15
  1.1 选题目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-13
    1.2.1 国外研究现状  10-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 主要内容  13-15
    1.3.1 拟深入研究的问题  13-14
    1.3.2 本文研究工作的内容及方法  14-15
第二章 岩石破碎理论  15-24
  2.1 岩石破碎理论模型的研究现状  15-19
    2.1.1 细观损伤  15-16
    2.1.2 崩落损伤的连续统累积损伤理论  16-17
    2.1.3 统计细观损伤理论  17-19
  2.2 岩石动态损伤理论及准则  19-24
    2.2.1 冲击载荷作用下岩石变形规律与特征  19-21
    2.2.2 岩石爆破的损伤理论模型  21-23
    2.2.3 岩石动态断裂判据  23-24
第三章 柱状药包爆破应力波衰减理论  24-41
  3.1 概述  24
  3.2 柱状药包爆破应力波衰减方程  24-37
    3.2.1 药包爆破冲击波形成原因  24-26
    3.2.2 柱状药包爆破冲击波作用区域的理论计算  26-30
    3.2.3 弹性介质中爆破应力波理论衰减方程  30-37
  3.3 矿岩中应力波的衰减方程  37-41
    3.3.1 径向应力波衰减指数经验公式  38
    3.3.2 径向应力波衰减方程  38-41
第四章 水垫层爆破理论研究  41-59
  4.1 水垫层爆破的机理  41-42
  4.2 水垫层对应力波与爆生气体的影响  42-53
    4.2.1 水垫层存在时对炮孔端部能量分配的影响  42-46
    4.2.2 水垫层的存在对冲击波和爆生气体压力的影响  46-48
    4.2.3 水垫层的存在对冲击波和爆生气体作用时间的影响  48-53
  4.3 基岩内部的能量与应变率分析  53-54
    4.3.1 进入基岩的能量  53-54
    4.3.2 岩石中的应变率  54
  4.4 水垫层厚度计算的边界条件  54-56
    4.4.1 从能量角度出发  54-55
    4.4.2 从岩石的应变率出发  55-56
    4.4.3 从作用时间出发  56
  4.5 实例计算  56-59
第五章 爆破试验及结果  59-89
  5.1 概述  59
  5.2 试验基本原理与简介  59-61
  5.3 爆破试验模型的设计  61-64
    5.3.1 实验的目的  61
    5.3.2 应变片的埋设  61-63
    5.3.3 实验模型的建立  63-64
  5.4 试验模型的制作与试验结果的描述  64-71
    5.4.1 模型的制作  64-66
    5.4.2 装药结构和实验结果描述  66-71
  5.5 爆破试验数据的采集与分析  71-89
    5.5.1 试验数据的采集  71-80
    5.5.2 试验数据分析  80-89
第六章 结论与展望  89-91
参考文献  91-95
致谢  95-96
攻读学位期间发表的学术论文目录  96

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山设计与建设 > 凿岩爆破工程 > 爆破工程
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