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应力波形对岩石预制裂纹扩展机制影响的数值模拟研究

李永祺 梁正召 钱希坤 刘洪波

李永祺, 梁正召, 钱希坤, 刘洪波. 应力波形对岩石预制裂纹扩展机制影响的数值模拟研究[J]. 工程科学学报. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.04.14.004
引用本文: 李永祺, 梁正召, 钱希坤, 刘洪波. 应力波形对岩石预制裂纹扩展机制影响的数值模拟研究[J]. 工程科学学报. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.04.14.004
Influence of Stress Waveform on Rock Crack Propagation Using Numerical Simulation[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.04.14.004
Citation: Influence of Stress Waveform on Rock Crack Propagation Using Numerical Simulation[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.04.14.004

应力波形对岩石预制裂纹扩展机制影响的数值模拟研究

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.04.14.004
详细信息
  • 中图分类号: TG142.71

Influence of Stress Waveform on Rock Crack Propagation Using Numerical Simulation

  • 摘要: 炸药的类型、配比与装药方式会产生不同的应力波形,不同应力波形对岩石裂纹扩展行为影响很大。由于波形参数如峰值、波长、能量与上升/下降速率之间相互影响规律复杂,且物理力学试验条件有限,爆破试验中难以定量控制波形参数,数值模拟在揭示应力波的影响规律方面具有优势。本文运用RFPA3D动力分析软件模拟了冲击动力作用下含预制裂纹岩石的裂纹扩展过程,探究了应力波峰值、能量、上升及下降速率对岩石裂纹扩展过程的影响。研究表明动载下岩石裂纹扩展形态受应力波上升速率影响,应力波上升速率越快,孔周边岩石越破碎;应力波能量影响裂纹扩展长度,能量越大裂纹扩展越长,而相同能量条件下,应力波上升速率越小,裂纹扩展距离越远,但孔边破碎程度越弱;上升速率和应力波上升沿能量共同影响着炮孔粉碎区半径。数值模拟结果很好地揭示了不同应力波峰值、能量与上升/下降速率对岩石的破碎机制,在实际爆破作业中可以通过水炮泥封口或者采用空气柱间隔装药结构来延长应力波作用时间,以达到扩大爆破影响范围的目的,而通过选取合适类型与配比的炸药来提升应力波上升速率从而增强孔边破碎效果。

     

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出版历程
  • 网络出版日期:  2021-08-20

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