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第1章 绪论1

1.1定向断裂爆破技术分类2

1.2定向断裂控制爆破技术研究现状3

1.2.1切槽孔定向断裂爆破3

1.2.2聚能药包定向断裂爆破4

1.2.3切缝药包定向断裂爆破6

1.3定向断裂爆破技术的发展趋势8

第2章 切缝药包爆破基本原理10

2.1炸药爆炸及其破岩理论10

2.1.1炸药爆炸的基本特征10

2.1.2爆轰波传播的基本理论12

2.1.3爆破作用下岩石破坏理论14

2.2切缝药包爆破理论19

2.2.1炸药起爆至初始冲击波阶段20

2.2.2初始裂纹形成阶段22

2.2.3裂纹扩展阶段24

第3章 切缝药包爆轰波动态演化机理26

3.1切缝药包爆轰波动高速纹影实验26

3.1.1高速纹影测试原理26

3.1.2切缝药包爆轰波动实验系统30

3.2高速纹影实验结果与分析31

3.2.1双缝／耦合药包爆轰过程31

3.2.2双缝／不耦合药包爆轰过程35

3.2.3单缝／耦合药包爆轰过程37

3.2.4单缝／不耦合药包爆轰过程40

3.3切缝药包爆轰波动数值模拟41

3.3.1数值计算方法简介41

3.3.2数值计算模型48

3.3.3自由场爆炸波的传播49

3.3.4不耦合装药爆轰波动模拟53

3.3.5切缝管材质对爆轰波动的影响58

3.3.6装药密度对爆轰波动的影响59

3.3.7 SPH法对爆生气体产物的追踪模拟60

第4章 爆炸加载下切缝管的动力学响应63

4.1爆炸动力学数值计算基础63

4.1.1非线性动力有限元控制方程63

4.1.2计算动力学程序66

4.1.3材料的几种本构关系描述69

4.2切缝管的动力学模拟72

4.2.1爆炸后切缝管压力变化72

4.2.2切缝管本构模型的影响76

4.2.3炸药的爆速对切缝管结构的影响79

4.2.4切缝管动力学响应分析80

4.3切缝管强动载下唯象分析81

第5章 切缝药包爆炸参量的时空分布规律82

5.1炸药水下爆炸理论基础82

5.2水下爆炸测试系统85

5.2.1爆炸水池85

5.2.2传感器固定装置的设计86

5.2.3传感器标定87

5.2.4爆炸波信号传输采集系统90

5.2.5药包结构设计与制作91

5.3切缝药包水下爆炸实验92

5.3.1两点同步测试切缝药包爆炸波形92

5.3.2切缝药包水下爆炸波动参数分析93

5.4切缝药包爆炸波信号谱特征96

5.4.1爆炸波信号处理方法简介96

5.4.2切缝药包爆炸冲击波信号分析结果97

5.4.3切缝药包气泡波信号分析结果104

第6章 切缝药包爆破裂纹形成影响因素105

6.1径向不耦合装药系数影响105

6.1.1有限元模型105

6.1.2初始裂纹形成过程模拟106

6.1.3爆生气体尖端压力峰值109

6.2切缝宽度影响因素110

6.2.1数值计算模型110

6.2.2初始裂纹形成模拟111

6.2.3切缝处压力峰值113

6.3轴向不耦合装药系数影响116

6.3.1数值计算模型116

6.3.2有效应力场分布模拟117

6.3.3炮孔周围有效应力的衰减123

6.4大孔径切缝药包爆破模拟136

6.4.1孔径90mm切缝药包爆破模拟136

6.4.2孔径250mm切缝药包爆破模拟142

第7章 切缝药包爆破的应变及损伤规律148

7.1模型试验测试系统148

7.1.1超动态应变测试系统148

7.1.2高速摄影测试系统151

7.2模型试块的制作与静力学性能测试152

7.2.1试块模型的制作152

7.2.2标准混凝土模型静力学性能153

7.3径向不耦合装药模型试验155

7.3.1试验模型156

7.3.2试验结果分析157

7.4轴向不耦合装药模型试验159

7.4.1轴向间隔装药爆破159

7.4.2试验模型162

7.4.3试验爆破结果162

7.4.4应变测试结果分析164

7.4.5高速摄影测试结果分析171

7.5切缝药包爆破岩石损伤的超声测试179

7.5.1岩体声波传播与岩体损伤的关系179

7.5.2岩体特点对声波传播速度的影响180

7.5.3岩体损伤判定标准182

7.5.4切缝药包爆破水泥试块的超声测试试验182

7.6切缝药包爆炸动、静作用分离试验191

7.6.1试验模型191

7.6.2试验方案192

7.6.3超动态应变测试结果193

7.6.4切缝药包爆破动、静作用对比197

7.6.5普通装药爆破动、静作用对比200

7.6.6应变波的时频分析202

第8章 切缝药包爆破动态裂纹扩展规律209

8.1试验系统及数据处理209

8.1.1爆炸加载数字激光动焦散试验系统209

8.1.2动态断裂参数确定211

8.1.3试验误差分析213

8.2单孔爆破有机玻璃板试验215

8.2.1试验描述215

8.2.2不耦合装药爆破216

8.2.3爆生裂纹的动态断裂效应218

8.3双孔爆破有机玻璃板试验222

8.3.1试验描述222

8.3.2试验结果及分析223

8.4切槽对孔间裂纹贯穿的影响228

8.4.1试验模型228

8.4.2贯穿裂纹扩展路径对比229

8.4.3贯穿裂纹扩展的动态行为231

8.5切缝药包爆破三维有机玻璃砖试验234

8.5.1试验模型234

8.5.2玻璃砖爆破裂纹扩展236

8.5.3裂纹速度、加速度及角度238

第9章 切缝药包掏槽爆破246

9.1切缝药包掏槽爆破理念246

9.2双炮孔切缝药包爆破数值模拟247

9.2.1有限元模型247

9.2.2应力波传播过程248

9.2.3切缝方向X应力251

9.3切缝药包矩形掏槽爆破模拟253

9.3.1有限元模型253

9.3.2应力波传播过程253

9.3.3切缝连线处有效应力255

9.3.4裂纹形成过程256

9.4切缝药包三角形掏槽爆破模拟257

9.4.1有限元模型257

9.4.2应力波传播过程258

9.4.3切缝连线处有效应力259

9.4.4裂纹形成过程260

9.5切缝药包掏槽爆破应用261

第10章 切缝药包定向断裂控制爆破工业应用262

10.1煤矿井下岩石巷道光面爆破262

10.1.1工程概况262

10.1.2试验方案264

10.1.3爆破近区围岩损伤演化规律267

10.1.4爆破中远区围岩的累积损伤效应273

10.1.5切缝药包控制围岩损伤的探讨289

10.2青岛地铁隧道预裂爆破290

10.2.1工程概况290

10.2.2试验方案291

10.2.3结果分析293

10.2.4切缝药包在城市地铁中应用的探讨303

10.3煤矿立井周边预裂爆破303

10.3.1工程概况303

10.3.2测试原理305

10.3.3试验方法307

10.3.4试验结果分析309

10.4京沪高铁露天边坡预裂爆破314

10.4.1工程概况315

10.4.2试验方案315

10.4.3边坡平整度比较分析316

10.4.4岩石破碎块度比较分析316

10.5德兴铜矿高陡边坡预裂爆破317

10.5.1工程概况317

10.5.2四孔爆破试验317

10.5.3边坡整体开挖现场应用效果318

10.5.4切缝管轴向间隔装药爆破降振试验319

参考文献322