巖石動(dòng)態(tài)損傷防護(hù)試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、本文利用霍普金森桿和一級(jí)輕氣炮試驗(yàn)研究了保護(hù)層材料（PVC—U板）對(duì)巖石動(dòng)態(tài)損傷的防護(hù)作用，進(jìn)而為降低控制爆破對(duì)圍巖的損傷作用提供理論依據(jù)。 首先利用桿徑為100mm的霍普金森實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)Ф90mm×45mm的大理石試件進(jìn)行了有、無(wú)保護(hù)層的沖擊試驗(yàn)（有保護(hù)層指的是在試件的沖擊端面粘貼一定厚度的PVC—U板）。試驗(yàn)結(jié)果表明：無(wú)保護(hù)層的試件比有保護(hù)層的破壞嚴(yán)重。當(dāng)保護(hù)層從0mm增加到6．24mm時(shí)，透射波應(yīng)變峰值與入射波應(yīng)變峰值的比值

2、從51．36％下降到37．25％；試件的應(yīng)力峰值從68．3MPa下降到48．1MPa；試件的透射應(yīng)力峰值與入射應(yīng)力峰值的比值從61．08％下降到40％：并且加有保護(hù)層后，試件上升沿時(shí)間有所延長(zhǎng)。 再通過57mm口徑的一級(jí)輕氣炮實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)Ф60mm×60mm和Ф60mm×15mm兩種尺寸的砂巖、花崗巖和大理石分別進(jìn)行了有、無(wú)保護(hù)層的沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)獲取了不同沖擊速度下巖石沖擊面上的壓力時(shí)程曲線。壓力結(jié)果表明：加有4mm的保護(hù)層后，砂

3、巖、花崗巖、大理石的壓力峰值相對(duì)無(wú)保護(hù)層時(shí)下降了67．7％、37％和64．5％，在大理石試件的沖擊試驗(yàn)中，當(dāng)保護(hù)層厚度從0mm增加到4mm，壓力峰值從1．49GPa下降到0．53GPa。利用RSM—SY5型聲波測(cè)試儀測(cè)試了部分試件沖擊前后的聲速，通過沖擊前后的聲速降低率衡量巖石的損傷度，結(jié)采顯示，加有4mm的保護(hù)層后，砂巖、花崗巖、大理石的損傷度相對(duì)于無(wú)保護(hù)層時(shí)分別降低了14．8％、48．2％和21．1％。 作為對(duì)試驗(yàn)的驗(yàn)證和補(bǔ)

4、充，采用LS—DYNA3D有限元軟件對(duì)有、無(wú)保護(hù)層的巖石試件沖擊過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，試件沖擊面的壓力峰值從無(wú)保護(hù)層時(shí)的1．03GPa下降到有保護(hù)層時(shí)的0．44GPa，其降低率為57％。并將數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬與試驗(yàn)有較好的一致性。 根據(jù)保護(hù)層材料對(duì)巖石損傷的防護(hù)作用原理，簡(jiǎn)要介紹了護(hù)壁爆破技術(shù)及其在礦山爆破中的應(yīng)用。 本文的研究結(jié)論對(duì)工程控制爆破技術(shù)和巖土工程安全防護(hù)等課題的研究有一定