基于多参量判据的深地下工程岩爆倾向性研究

来源 :高压物理学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feixiang20090911
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依据岩石破坏的能量转化机制和单元整体破坏准则,提出了同时考虑岩石内部积聚的可释放应变能、岩石破坏所需的表面能临界值及脆性系数的多参量岩爆判据.基于三维离散元(3DEC)数值仿真平台,对上述岩爆判据进行了二次开发,研究了在不同埋深、不同侧压力系数下深地下工程在开挖扰动时的围岩主应力差、能量及岩爆倾向性响应特征.结果表明:围岩的主应力差较大值多集中在洞室拱顶,弹性应变能密度较大值多集中在洞室拱顶和拱脚处;随着埋深和侧压力系数的增加,岩爆判据指标的数值和较大值的分布范围均增大.为了验证所提岩爆判据和数值模拟方法的合理性与适用性,对锦屏二级水电站4#引水隧洞岩爆灾害进行了数值模拟与分析,发现岩爆灾害强弱程度及发生位置与工程实际情况相符.研究结果为深地下工程岩爆灾害的预测预报和有效防控提供了理论支持和技术指导.
其他文献
针对在多次水下爆炸中船体梁的累积毁伤问题,采用AUTODYN软件与试验相结合的方法,分析了炸药当量、爆距、爆炸次数等因素对船体梁累积毁伤效应的影响.结果表明:在水下爆炸加载作用下,船体梁会发生中部凹陷局部塑性变形和整体中拱塑性弯曲变形.在一定冲击因子作用下,其挠度与水下爆炸加载次数呈线性关系,且药量越大,挠度越大.爆距相同时,同等当量炸药对船体梁进行单次和均分连续3次水下爆炸加载,其最终塑性变形挠度不同,均分连续3次爆炸作用下船体梁的塑性变形挠度更小.
利用原位高压同步辐射X射线衍射方法,对尺寸为11?nm的CaF2纳米晶粒进行高压结构相变和压缩特性研究.当压力为12?GPa时,观察到由萤石结构向?α-PbCl2结构转变的一次相变,该相变压力点远高于体材料,但略低于粒径更小的CaF2纳米晶体.相比体材料,纳米尺寸的CaF2样品的体弹模量更大,说明其更难被压缩.当压力释放至常压时,11?nm的CaF2纳米晶粒的α-PbCl2型亚稳相结构被保留下来,相变不可逆.分析了影响11?nm?CaF2纳米晶粒独特高压行为的原因,判定尺寸效应为主要因素,该尺寸下较高的表
为了探究钢筋混凝土框架-砌体墙建筑物的内爆毁伤效应,开展了内爆载荷下砌体墙结构动力响应和失效规律研究.采用数值模拟方法,并结合理论分析,研究了不同当量内爆载荷下砌体墙的失效机理以及失效形式转化过程.结果表明,小药量内部爆炸时,砌体墙的主要失效形式为弯曲导致的墙面开裂.随着药量增加,墙体边界在首道冲击波反射超压作用下发生以剪切变形为主导的失效.而在大药量条件下,首道冲击波超压使砌体墙材料达到极限抗压强度而发生压溃失效.研究结果可为砌体墙结构毁伤评估与防护设计提供技术参考.
为提高定向战斗部的毁伤效能,明确序贯起爆参数对定向战斗部毁伤效能的影响,运用LS-DYNA有限元程序,采用破片速度差累加和飞散角累加的方法,研究了不同序贯起爆参数下破片初始威力参数,利用毁伤概率法,计算了不同序贯起爆参数下战斗部对地面军用车辆的毁伤效能.结果表明:起爆线个数和起爆线夹角主要影响破片速度大小,起爆延时时间主要影响破片速度大小和飞散角正负占比.相对于偏心一线和三线序贯起爆,偏心两线序贯起爆在落高为7~9?m时有7.5~25.0?m2的毁伤面积.当起爆线夹角由30°增大到120°,落高为4~8?
混凝土材料的动态压缩强度不仅具有明显的应变率强化(硬化)效应,同时还具有明显的温度弱化(软化)效应.在应变率和温度联合条件下,压缩强度随应变率和温度变化过程中不仅存在清晰的应变率拐折点,拐折点前后压缩强度随应变率变化速率明显不同,而且在不同温度下发生拐折时,其拐折点对应的应变率也存在明显差异.参考近年来相关文献中混凝土材料在率温联合条件下的压缩实验数据,结合理论分析,探讨了在不同温度、不同应变率条件下混凝土材料压缩强度联合效应因子K的变化规律;并对实验数据进行拟合,得到了不同应变率、不同温度下K(T)-(
为了研究RDX基聚黑铝炸药(JHL-X)的能量输出特性及其评估方法,通过绝热式量热仪、水下爆炸系统、空爆系统分别测试了JHL-X的爆热、水下爆炸能量、地面超压.结果表明:JHL-X在真空中的爆热值与在N2中的爆热值基本一致,约为1.75倍TNT当量;在空气中的爆热值为8045.724?J/g,为1.93倍TNT当量,比真空和N2中高10%.JHL-X水下爆炸中的冲击波能、气泡能分别为0.935、4.614?kJ/g,总能量为1.83倍TNT当量.空爆时,根据通过地面超压得出的TNT和JHL-X超压公式,得
为研究爆轰驱动下椭圆截面自然破片杀伤战斗部壳体的膨胀破裂过程以及壳体破片径向速度分布,建立了椭圆截面战斗部三维模型.通过AUTODYN-3D软件,采用Lagrange算法模拟爆轰驱动下椭圆截面自然破片战斗部壳体的膨胀断裂过程,研究了端面单点中心起爆方式下短长轴断裂时间差与短长轴比的关系,以及不同起爆点、不同短长轴比和不同装填比(即装药与壳体质量之比)对椭圆截面战斗部径向破片速度分布的影响.结果表明:与端面中心单点起爆、端面长轴双点偏心起爆和端面短长轴四点偏心起爆相比,端面短轴双点偏心起爆方式对椭圆截面战斗
通过广角X射线衍射仪、差示扫描量热法实验、扫描电子显微镜以及聚脲喷涂钢筋混凝土板的接触爆炸实验,研究了Qtech?T26抗爆型聚脲(T26聚脲)的力学强度、分子结构及热性能,分析了有无涂层钢筋混凝土板的宏观形貌及涂层的微观形貌,考察了T26聚脲喷涂钢筋混凝土板的抗爆能力和防护机理.结果表明:T26聚脲的拉伸强度达到25.4?MPa,断裂伸长率为451.9%;其分子链中软段与硬段之间排列有序,微晶区结晶度为24.11%;软段玻璃化转变温度为?44.9?℃,硬段玻璃化转变温度为36.5?℃,呈现出一定的微相分
为研究不同结构复合装药在慢速烤燃过程中的响应规律,分别设计了JH-2和JHB炸药的?19?mm单独药柱装药和?30?mm复合药柱装药烤燃弹,通过慢速烤燃试验分别获得了单独药柱烤燃弹在1和2?℃·min?1升温速率、复合药柱烤燃弹在1?℃·min?1升温速率下的温度-时间变化曲线,并结合数值模拟进一步分析了烤燃弹内部温度场的变化.研究结果表明:单独药柱装药情况下,低敏感炸药能明显降低弹药在热刺激下的响应等级;而在复合药柱装药时,烤燃弹响应点均位于外层低敏感药柱靠近壳体的环状区域,响应温度随高能药柱直径的增加
为了有效地降低预裂爆破振动对边坡岩体和周边建构筑物的扰动,除了关注预裂缝的减振效应外,还需对预裂孔本身的爆破参数和起爆方式进行优化.为此,采用正交试验法,选用C30混凝土为爆破对象的相似模拟材料,开展预裂孔爆破成缝过程的相似模型试验,选取不耦合系数、延期时间、最大单响药量3个因素,每个因素设置4个水平,以有效半孔率、预裂缝宽度和原岩损伤率为评价指标,通过极差与方差计算分析各因素对评价指标的敏感度,确定了本次模型试验达到最佳爆破效果的预裂孔爆破参数:不耦合系数为1.33,延期时间为12?ms,最大单响药量为