特殊赋存条件岩石爆破理论与技术

特殊赋存条件岩石爆破理论与技术
作者：张宪堂 著
出版时间： 2015年版
内容简介
　　本书主要针对特殊赋存条件岩石爆破机理复杂、岩石成形困难等问题开展研究。主要内容包括单自由面坚硬岩石掏槽爆破理论研究和数值模拟，含节理裂隙岩石爆破机理研究及数值模拟，聚能切缝爆破机理与新工艺及在巷道成形爆破中的应用，下山巷道快速掘进爆破设计理论与技术等。本书重点研究了上述4种特殊条件下岩石的爆破破碎机理、数值模拟分析和技术应用。该著作出版可以有效改善特殊条件下岩石爆破效果，对于改善作业环境，减轻工人工作量，提高工作效率，降低爆破灾害具有积极推动作用。相关研究成果可广泛应用于西部开发、南水北调、矿山的井巷掘进爆破、铁路、公路和城市建设、地面沟槽桩坑开挖爆破等工程领域，具有重要的推广应用价值。
目录
第1章绪论1
1.1引言1
1.2国内外岩石爆破技术现状2
1.2.1爆破器材研制生产进展2
1.2.2岩石爆破理论进展2
1.2.3地下工程挖掘爆破技术3
1.2.4岩石定向断裂控制爆破技术4
第2章岩石爆破作用理论基础6
2.1岩石爆破作用6
2.1.1爆破过程6
2.1.2内部作用6
2.1.3外部作用10
2.2岩石中的爆炸应力波12
2.2.1冲击波15
2.2.2应力波16
2.2.3地震波20
第3章单自由面岩石掏槽爆破理论模型23
3.1单自由面岩石爆破掏槽类型与形式23
3.1.1斜眼掏槽方式23
3.1.2直眼掏槽方式26
3.1.3混合掏槽方式29
3.1.4分阶掏槽与分段掏槽30
3.2掏槽爆破岩体破坏机理研究30
3.2.1掏槽爆破岩体破坏的原因30
3.2.2岩体爆破破坏的判据31
3.2.3掏槽区细观损伤岩体的破坏过程分析31
3.3掏槽腔堵塞部分的破坏运动机理34
3.3.1堵塞部分的破坏机理34
3.3.2堵塞部分破碎岩块的运动34
3.4掏槽腔内的岩块受力分析与运动模型34
3.4.1掏槽腔内岩块的受力状况34
3.4.2掏槽腔壁的摩擦作用37
3.4.3掏槽腔内的两相流动模型38
第4章岩石掏槽爆破过程数值模拟研究41
4.1岩石掏槽爆破数值模型的建立41
4.1.1数值模型工程概况41
4.1.2单元类型与材料模型41
4.1.3数值计算模型建立43
4.2岩石掏槽爆破数值模拟过程及分析45
4.2.1计算方法分析45
4.2.2不同数量炮孔下的爆破规律研究46
4.2.3不同岩石性质条件下同种炸药的爆破效果55
4.2.4有中心抛渣孔的掏槽爆破数值模拟58
4.2.5楔形掏槽爆破岩体破坏过程数值模拟61
第5章节理裂隙岩体爆破效果预测研究63
5.1爆生气体在节理裂隙岩体破坏中的作用63
5.1.1在气体压力作用下岩体内部的应力状态63
5.1.2爆生气体对裂隙的扩展作用64
5.1.3爆生气体对破碎岩块的运动作用65
5.2节理裂隙对爆破破碎的影响66
5.2.1节理裂隙对岩体强度的影响66
5.2.2节理裂隙对应力波传播的影响66
5.2.3节理裂隙对岩体爆破质量的影响69
5.3节理裂隙岩体的动态损伤演化模型69
5.3.1节理裂隙岩体初始损伤的测试69
5.3.2节理裂隙岩体损伤演化模型描述72
5.4损伤演化模型材料参数的确定76
5.4.1节理裂隙岩体爆破破坏过程数值模拟77
5.4.2模型建立77
5.4.3节理岩体爆破屈服准则78
5.4.4计算模型的无反射边界条件与初始条件79
5.4.5算例分析80
5.5节理裂隙岩体爆破块度和爆堆形状的预测研究88
5.5.1柱状装药爆破抛掷初速度的计算88
5.5.2节理裂隙岩体爆破块度计算92
5.5.3爆堆形状预测研究95
5.6实验及其与理论的对比98
5.6.1实验模型的建立98
5.6.2实验过程101
5.6.3爆破碎块移动初速度的验证与对比101
5.6.4爆破后块度分布与理论计算的对比105
5.6.5爆堆形状的预测与理论计算的对比107
第6章巷道聚能切缝爆破装置优化试验研究及应用109
6.1岩石定向断裂控制爆破技术分类109
6.1.1切槽孔岩石定向断裂爆破技术109
6.1.2聚能药包岩石定向断裂爆破技术110
6.1.3切缝药包定向断裂爆破技术111
6.2岩石聚能爆破机理研究112
6.2.1光面爆破概述112
6.2.2光面爆破基本原理112
6.3聚能切缝管设计及地面试验116
6.3.1主要参数的确定116
6.3.2聚能切缝管设计及试验118
6.3.3现场地面试验118
6.4一端封闭聚能切缝管在井下巷道中的实际应用120
6.4.1工程概况120
6.4.2原作业规程爆破设计121
6.4.3试验方法和流程123
6.4.4现场试验结果124
第7章富含水下山巷道掘进爆破理论与试验研究127
7.1概述127
7.2富含水炮孔爆破水介质作用机理分析及应用128
7.2.1水下爆破原理和特点128
7.2.2水下冲击波基本理论130
7.2.3水中爆炸冲击波参数计算131
7.2.4水体界面对水中冲击波的影响131
7.2.5水下爆炸气泡脉动及参数计算131
7.2.6浅水爆炸水喷和波浪效应132
7.3含水炮孔爆破水介质作用分析132
7.3.1炮孔底部水垫层作用132
7.3.2炮孔水压爆破作用133
7.3.3水封作用134
7.3.4水楔作用135
7.4井下积水对下山巷道爆破震动的影响135
7.4.1 含水岩体中爆破速度计算135
7.4.2装药结构137
7.5现场试验137
参考文献140