半无限土介质中集团装药爆炸空腔的数值模拟

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裂隙岩体空气间隔装药爆破数值模拟及试验研究

裂隙岩体空气间隔装药爆破数值模拟及试验研究在炮孔内装入间隔器,形成空腔取代一部分炸药的装药结构被称为空气间隔装药技术。

空气间隔段位置及比例是空气间隔装药最重要的参数,采用合适的间隔位置与间隔比例,在有效降低爆破成本的同时,还可以起到改善破碎效果、减少根底,降低爆破振动效应等作用。

以往的空气间隔装药爆破机理研究主要是基于均质、完整岩体的假设条件,而在节理裂隙发育岩体中进行空气间隔装药爆破的研究在我国极为少见。

本文分别利用数值模拟及现场试验来研究节理裂隙岩体中的空气间隔装药爆破技术,试图探索最佳的空气间隔装药爆破技术参数。

完成的工作及取得的主要成果如下：(1)运用有限元分析软件ANSYS//LS-DYNA,模拟了炮孔内不同空气间隔位置与间隔比例、不同节理裂隙类型与间距条件的空气间隔装药爆破过程,对比分析了不同间隔装药条件下的岩体损伤范围、应力分布与变化规律。

模拟结果表明：顶部、底部及中部三种空气间隔装药结构,采用相同空气层比例时,空气层位于炮孔中部的空气间隔装药爆破对周边岩体的损伤范围最大；在空气层周边的应力作用相比连续耦合装药更为持久；与连续耦合装药结构比较,空气间隔装药结构空气层周边岩体在爆破作用过程中受到的拉应力作用相比连续耦合装药更为强烈；岩体节理裂隙对于爆炸应力波的传播有显著影响,节理裂隙越密集,爆炸应力波在向外传播过程中衰减得越快。

(2)在贵州典型的喀斯特地貌地区,选取节理裂隙发育与相对较完整的两个试验地点,进行了孔口、孔底、孔正中部、孔中上部、孔中下部五种间隔位置多种不同空气间隔比例条件的空气间隔装药爆破试验,采用块度分析软件Split-Desktop3.0进行块度分析。

试验结果表明：在节理岩体中,采用合理间隔比例的空气间隔装药爆破,爆后平均块度、大块率接近连续耦合装药,同时可以有效降低粉矿率,改善爆破块度均匀性；空气层置于炮孔孔口和炮孔中部是最佳的空气间隔装药结构,其合理间隔比例为10～20%；在节理裂隙发育岩体中不宜采用孔底空气间隔装药爆破技术。

集中药包土中爆炸成腔的三维数值模拟

集中药包土中爆炸成腔的三维数值模拟
韩宝成;王丽琼;冯长根
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2002(019)004
【摘要】运用数值模拟的方法对土中封闭爆炸成腔进行了仿真研究.介绍了用LS-DYNA3D求解运算的基本过程,并运用该程序对集中装药条件下土中爆炸成腔进行了三维模拟.结果表明:该程序可以用来模拟土中爆炸成腔,得到的空腔与药包半径之比与实验基本吻合.
【总页数】3页(P86-88)
【作者】韩宝成;王丽琼;冯长根
【作者单位】北京理工大学机电工程学院,北京,100081;北京理工大学机电工程学院,北京,100081;北京理工大学机电工程学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TP34
【相关文献】
1.铝纤维炸药的土中爆炸成腔试验与工程应用 [J], 万晓智;马宏昊;沈兆武;林谋金
2.土中球状药包爆腔半径预测及验证 [J], 李毅;郭学彬;蒲传金
3.条形装药土中爆炸成腔的三维数值模拟 [J], 顾强康;陈涛;李宁
4.土中爆炸成腔问题中确定炸点状态的一种计算反求方法 [J], 张伟;刘杰;韩旭;谭柱华
5.有限长柱形药包土中爆腔特征尺寸的计算方法 [J], 李鹏毅; 王仲琦; 徐谦; 梁形形
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岩石中相邻炮孔装药爆破的数值模拟

岩石中相邻炮孔装药爆破的数值模拟摘要：采用动力有限元3D 程序中的描述法（），对岩石中相邻炮孔水耦合装药爆破应力场随时间的变化情况进行了数值计算，并分析了有效应力和剪应力的相互叠加作用，以深入了解孔间贯通裂隙的形成过程。

结果表明，基于工程实践的数值模拟，能较客观地反映爆破破岩的动态过程，有助于为爆破设计提供参考。

关键词：应力，材料模型，数值模拟: () 3D,, . ， .: , ,在相邻两孔同时起爆或时差极小的情况下，炮孔间存在应力波的叠加作用。

同时起爆两个炮孔时，起初在每个炮孔附近都形成膨胀波，此时两个炮孔的动态断裂过程是相互独立的，随着两个炮孔产生的应力波的相互作用，在孔间连线方向上有一个连通两个炮孔的断裂最终控制了这个动态过程。

数值模拟方法是用来沟通理论模型和实验研究的桥梁，它通过采用接近实际的数学物理模型，对材料的动态破坏现象进行数值模拟，可以展示整个作用过程及其效应。

本文旨在三维动力有限元程序3D 的基础上，对岩石中相邻炮孔水耦合装药同时起爆爆破过程进行数值计算，从模拟计算结果中分析装药爆炸对岩石介质的影响，以深入了解岩石爆破断裂损伤破坏过程。

1 材料模型及状态方程1.1炸药燃烧模型炸药材料采用高能炸药材料和状态方程描述[1]。

状态方程能精确描述在爆炸过程中爆轰产物的压力、体积、能量特性。

爆轰过程能量释放用燃烧反应率乘以高能炸药状态方程来控制。

单元内压力EOS P F P ⋅=在初始化阶段，对每个单元计算其形心（即积分点位置）处的点火时间1t ，它等于单元形心到引爆点的距离L 除以炸药的爆速D 。

在时刻t ，单元的燃烧反应率),m ax (21F F F =式中：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤>⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=11max 1103)(2t t t t A V D t t F e e ；CJV V F --=112 其中e V 为单元体积；m a x e A 为单元最大面积；V 为单元当前相对体积；t 为当前计算时间；CJ V 为CJ V 相对体积。

混凝土介质中爆炸的三维数值模拟

Ｓｍｅｒｓｌｃｏｄｎｅｗｉｈｓｃｌｎｈｏｅｉａｎｌｓｓｗｅｅｏｔｉｅ．ｏｅｕｔｉａｃｒａｃｔｐｙｉｄｔｅｒｔｃｌａｙｉｓｎｈａａａｒｂａｎｄＫｅｒｓｅｐｏｉｅｍｅｈｎｃ；ｐｎｔａｉｎｄｔｎｔｎｃｎｒｔ；ｄｍａｅｅｆｃ；３ｎｍｅｉｌｙｗｏｄ：ｘｌｓｃａｉｓｅｅｒｔ；ｅｏａｉ；ｏｃｅｅａｇｆｅｔＤｕｒａｖｏｏｃ
ｍｉａｅｔｅｅｏｍｅｔｏｈｏｌｗ，ｔｅｆｒｔｏｆｔｅｐｉａｄｌｗｆｔｅＳｔａｅｍｏｉｎｆｒ．ｎｔｈｅｄｖｌｐｎｆｔｅｈｌｏｈｏｍａｉｎｏｈｔｎａｏｈＵｒｃｔｏｏｍ
ｗｉｈｆｙａｔｗｒｅｄ，ａｄｃｎｉｒｄｉｃｄｎｒｅｓｒａｅｎｈｔｓｖｒｐｇ — ｅｔｎｍｉｇｏｄｅ（ａｈａ）ｎｏｓｅｅｎｌｉｆｕｆｃ．Ａｄｔｅｓｅｓｗａｅｐｏａａｄｕｇｅｒ
ｔｎａｄｔｅｆｒｄｐｏｅｓｗｅｅｓｕｉｄｉｈｏｃｅｅｅｐｏｉｅｆｌｆｔｅｉｆｉｒｔｅｓｍｉｎｉｉｎｈｏｍｅｒｃｓｒｔｄｅｎｔｅｃｎｒｔｘｌｓｉｄｏｈｉｔｏｈｅ — ｆｏｖｅｎｎｅｉ — ｎｔ．Ｔｈｖｎｍａｅｆｏｕａｉｎｌｅｕｔｄａｔｗｉｈｓ２ａｄｔｅＶｉ３ｓｆｗａｅｉｕｉｅｅｍｏｉｇｉｇｓｏｍｐｔｔａｓｌｅｌｃｏｒｓｔｔｅＶｉｃＤｎｈｓＤｏｔｒｌ — ｈｃｌ

空气间隔装药对混凝土爆破效应的数值模拟

空气间隔装药对混凝土爆破效应的数值模拟韩崇刚【摘要】This paper focuses on the fragmentation of concrete subj ected to detonation load by explosives in borehole under air-deckingcharge.AUTODYN-2D model is established to investigate the effects of air-decking charge on the fragmentation of concrete.The numerical results show that compared with the fully coupling borehole,air-decking charge can reduce the initial borehole pressure.Therefore the undersize fragmentation zone is reduced.The effects of air-decking locations,ratios, initiation locations,and explosives types are taken into consideration and comparisons among these are performed to demonstrate influences of these parameters.%为了了解空气间隔装药条件下,药柱爆炸对混凝土破碎效应的影响,利用 AUTODYN-2D 软件建立空气间隔装药模型,研究不同条件下的爆破效应.模拟结果表明,与耦合装药相比,空气间隔装药能显著降低炮孔初始压力,因而可减少炮孔周围混凝土的过度破碎.同时也分析了空气柱的位置、长度、起爆位置以及炸药类型对混凝土破碎效应的影响.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2018(024)002【总页数】6页(P15-20)【关键词】空气间隔装药;爆破效应;AUTODYN-2D;数值模拟【作者】韩崇刚【作者单位】煤科院节能技术有限公司,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TD235随着矿山开采的发展，岩石破碎的控制手段日益受到人们的重视。

21 多层介质爆炸空腔的数值模拟研究-顾文彬

北京理工大学学报第２３卷２．２连续介质系统的有限元离散化系统为轴对称集团装药问题，因此可采用图１的右半部分作为研究对象，利用六面体单元分别对装药和土壤以及混凝土进行空间离散化。

其中炸药离散成６４个单元，计６４个节点；土壤离散成１４４９８４个单元．计１４０３６０个节点；混凝土离散１０２２３３个单元．计１０００５５节点。

网格的划分对计算结果的影响很大，故采用均匀的Ｌａｇｒａｎｇｅ六面体网格。

２３计算参数土介质的物理力学参数为：密度Ｐ＝ｌＳＯＯｋｇ／ｍ３；泊松比Ｖ＝０．４８；弹性模量Ｅ＝４．７３８×ｌＯ７Ｐａ；剪切模量Ｇ＝１．６０１×ｌＯ？Ｐａ：体积载模量Ｋ＝３．９４８×１０８Ｐａ。

ＴＮＴ炸药物理学参数为密度Ｐ＝１６００ｋｇ／ｍ３，爆轰波阵面压力为ＰｃＪ－１．８５×ｌＯ”Ｐａ。

式（４）中ＴＮＴ炸药的ＪｗＬ状态方程参数为ｇ＝７．ＯＫｌＯ＇Ｊ／ｍ３，ＡＦ３．７１２×ｌＯ“Ｐａ，Ｂ＝３．２３１×１０９，届＝４．１５，尼＝Ｏ．９５．（０：Ｏ．３０。

混凝土的参数为：密度Ｐ＝２７００ｋｇ／ｍ３，体积模量Ｋ＝Ｉ．４４８×１０”，剪切模量Ｇ＝１．１７２×ｌＯ”，破坏包络线系数Ｃｌ＝２．６６１×１０７，破坏包络线线性系数０＝Ｏ．１ｌ，破坏包络线指数系数Ｙ＝８．０×１０６。

此参数来自于文献２１３多层介质爆炸作用数值模拟结果分析３．１多层介质中峰压分布与变化规律数值模拟结果显示．在ｔ＝３ｕｓ时程前，装药爆轰完成．药室内充满了高温高压的爆轰气体，从图２爆轰过程峰压等值分布图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｄｕｒｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇ图２（ａ）中可以看出，爆轰结束时，爆轰产物压力高达１０００ＭＰａ，且不为定常流场，这反映了瞬时爆轰与理想爆轰假设的差别。

由于高温高压气体的作用，药室开始扩张，传播出一个球形应力波，土介质受到强烈冲击压缩。

不同介质中集团装药爆炸混凝土冲击响应的数值模拟

伤和速度场的分布与衰减有着十分明显的影响。
关键词：同介质；不集团装药；非接触爆炸；混凝土；数值模拟
中图分类号：３３Ｔ２５４０８；Ｄ３．７
文献标识码：Ａ
ＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＭＵＬＡＴＩＩＯＮＯＦＤＹＮＡＭＩＲＥＳＯＮＳＦＯＲＣＰＥ
不同介质中集团装药爆炸下混凝土的动态响应进行了数值模拟，究了装药在不同介质中爆炸对混凝研土的冲击响应和爆炸波在混凝土内的传播与衰减规律。结果表明，质对混凝土内应力场、力场、介压损
ＣＯＮＣＲＥＴＥＮＤＥＲＵＧＲＯＵＰＣＡＲＧＥＨＥＸＰＬＯＳＯＮＩ
ＩＤＩＮＦＦＥＲＥＮＴＥＤＩＭＳＭＵ
ＷＡＮＧｎ，Ｈ己Ｌｉ，Ｘｉ — ｈｇ，Ｌ｝ｏｇ— ｈｉｕｚａｎＴｎｃ
（ｐｒｍｅｔｆＭｏｄｒｅｈｎｃ，ＵｎｖｒｉｙｏｃｅｃｎＤｅａｔｎｒｅｎＭｃａｉｓｏｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄ
ｓｉｕｉｅｍｏｌｗｅｅｅｐｏｙｄｔｔｄｈｎａｃｒｓｎｓｆｃｎｃｅｅｕｅｈｏｎｃｎｔｃｘｐｏｓｏｔｔｔｖｄｅｒｍｌｅｏｓｕｙｔｅｄｙｍｉｅｐｏｅｏｏｒｔｎｄｒｔｅｎ－ｏａｔｅｌｉｎｏｒｐｃａｇｅｉｈｅｆｅｅｅｕｓｉｄｒｔｅａｈｒａａｉｎａｔｅｕａｉａｏｌｓｆｇｏｕｈｒｎｔｒｅｄｉｆｒｎｔｍｄｉｍｎｏｒｅｏｒｖｅｌｔｅｐｏｐｇｔｏｎｄａｔｎｔｏｎｌｗｆｂａ — ｔｎｖ．Ｔｈｅｕｔｈｏｄｔｔｔｅｅｗａｔｏｅａｉｎｓｐｂｅｗｅｎｔｄｕｓａｈｅｄｓｒｂｕｉｇｗａｅｅｒｓｌｓｓｗｅｈａｈｒｓａｓｒｎｇｒｌｔｏｈｉｔｅｈｅｍｅｉｍｎｄｔｉｔｉ — ｔｏｆｓｒｓｉｎｏｔｅｓ，ｐｒｓｕｅ，ｄｍａｄｖｌｃｔｎｃｎｃｅｅｅｓｒａｇｅａｎｅｏｉｙｉｏｒｔ．ＫＥＹＯＲＤＳ：ＤｉｆｒｎｔｍｅｉＷｆｅｅｄｕｍｓ；Ｇｒｕｐｃｒｅ；Ｎｏｎｃｔｃｘｐｏｓｏｏｈａｇ — ｏｎａｔｅｌｉｎ；Ｃｏｒｔｎｃｅｅ；Ｎｕｍｅｉａｉｕａｉｎｒｃｌｓｍｌｔｏ

TNT空中爆炸冲击波传播数值模拟及数值影响因素分析

者利用此软件对空中爆炸问题进行了数值模拟研究口 ¨ ］。在模拟计算过程中，不同学者对状态方程参数、有限元网格密度等物理参数和计算控制参数取值不尽相同。结果显示，不同的参数取值对数值
（西北核技术研究所，西安７１００２４）
摘要：利用ＬＳ — ＤＹＮＡ有限元软件模拟了无限空间中ＴＮＴ装药爆炸产生的冲击波传播过程，通过调整ＪｗＬ状态方程参数，得到了与相关实测结果比较一致的超压峰值和正压冲量等冲击波参量。讨论了网格密度和无反射边界条件对计算结果的影响，并对当量为１ｋｇ、１ｔ和１ｋｔＴＮＴ空中爆炸产生的冲击波进行了数值分析，数值模拟结果符合空中爆炸相似律理论。关键词：空中爆炸；ＬＳ — ＤＹＮＡ；峰值超压；正压冲量；相似律
中图分类号：Ｏ．０３８９文献标志码：Ａ文章编号：２０９１— ０３９ —０６
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｈｏｃｋＷａｖｅＧｅｎｅｒａｔｅｄ
ｉｎｆｉｎｉｔｅａｉｒｗｉｔｈＬＳ — ＤＹＮＡ，ａｎｄｇｏｔｔｈｅｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｖｅｉｍｐｕｌｓｅｗｈｉｃｈａｇｒｅｅｗｉｔｈ

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关键词：土岩爆破；数值模拟；爆炸空腔；鼓包运动中图分类号：ＴＤ２５１３．文献标识码：Ａ
ＮｕｅｉａｍｕａｉｎｏｌｎｒｃｌＣｈａｇｓＥｘｏｉｎｍｒｃｌＳｉｌｔｏｆＣｙｉｄｉａｒｅｐｌｓｏｉｍｉｉｉｉｅＳｉＭｅｉｍｎＳｅ．ｎｆｎｔｏｌｄｕ
式中，ｏａ和ａ是常数，是压力，文献［ａ、ｌ２Ｐ在１—２］
实验研究数据基础上得到Ｐ与体积应变的关系为
Ｐ：８６６× １１．１Ｖ．２０ｅ８９ｎ３（）３
【．ｖ，１＝ｓｉ７一（Ｐ＋口）
ｓｕｙｓｍｅｄｎｍｉｒｂｅｙｔｋｎｄａｔｇｆＬ－ｙａＤ，ｓｃｓｔｅｆｒｔｎａｄｄｖｌｐｎｆａｉ．ｔｄｏｙａｃｐｏｌｍｓｂａｉｇａｖｎａｅｏｓｄｎ３ｕｈａｈｏｍａｉｎｅｅｏｍｅｔｖｔｏｏｃａｔｎａｄｔｅｍｏｉｎｌｗｆｅｐｏｉｎｃｖｔｔｎ。ｉｃｏｄｎｅｗｉｙｉｄｉｈｒｅｘｌｉｎｉｍｉｉｆｉｅｓｉｉｎｈｔｏｏａｏｘｌｏａｉｉｓａｏｎａｃｒａｃｔｃｌｒｃｃａｇｅｐｏｏｎｓ —ｎｉｔｏｌｈｎｓｓｅｎｍｅｉｍ．Ｔｈｅｕｔｆｕｅｉａｉｌｔｎａｅｃｍｐｒｄｔｈｘｅｉｎａｎ．ＴｈｅｕｔｆｎｍｅｉＩｉｄｕｅｒｌｏｍｒｃｌｍｕａｉｒｏａｅＯｔｅｅｐｒｍｅｔｌｅｓｓｎｓｏｏｓｅｒｌｏｕｒｃｍ— ｓｓａｓ
ｕｌｔｏｎｉｕａｉｅｃｌｕａｉｒｎａｙｅａｉｎａｄｓｍｌｔｖａｃｌｔｏｎａｅａｌｓｄ．
Ｋｅｒ：ｕｄｒｒｕｄｅｐｏｉｎ；ｎｍｅｉｌｉｌｔｎ；ｅｐｏｉｎｃｖｔｔｎｙｗｏｄｓｎｅｇｏｎｘｌｏｓｕｒＣｍｕａｉａｓｏｘｌｏａｉａｉｓｏ
＆Ｔｅｈ，ｎｉｇ２００，Ｃｉａｃ．Ｎａｊ１０７ｈｎ）ｎ
ＡｂｔａｔＡｔｏｆｎｍｅｉａｉｌｔｎｏｎｅｇｏｎｘｌｓｏｒｃｓｆｃｌｄｉｈｒｅｓｕｅＯｓｒｃ：ｍｅｈｄｏｕｒｌｍｕａｉｆｕｄｒｒｕｄｅｐｏｉｎｐｏｅｓｏｙｉｒｃｃａｇｓｉｓｄｔｃｓｏｎ
维普资ｏ１１ＮＯ．．９３Ｓｅｐ．０２２０
２００２年９月
ＢＬＡＳＮＧＴＩ
文章编号：０１４７（０２０ — ０７０１０ — ８Ｘ２０）３０１ — ３
半无限土介质中集团装药爆炸空腔的数值模拟
ＷＡＮＧｎｑｉＱｉｇｅ，ＧＵｎｂｎ，ＭＡＩＭａ－ｕ。Ｓｌｎ —ｏｇ。ＭＡｉａｇＷｅ — ｉｏｈｉｉｌＤａｇｙｎＨａ＋ｎｙ
（ｎｉｅｒｇＩｓｉｔｏｎｉｅｒｇＣｒｓＰＡＵｎｖｏｃ．Ｅｇｎｅｉｎｔｕｅｆｇｎｅｉｏｐ，Ｌｉ．ｆｉｎｔＥｎＳ
王清洁，彬，茂辉，勇，洋顾文茼时党马海
（放军理工大学工程兵工程学院，苏南京２００）解江１０７
摘要：利用Ｌ —ｄｎ３有限元程序，用非线性动力学基本理论和算法。对集团药包对半无限土介 — ｓｙａＤ运针质中爆炸时空腔的形成和发展规律以及鼓包的运动规律等问题．行了数值模拟研究。模拟计算结果与现进将有实验研究成果进行了对比．分析了数值模拟和模拟计算结果的正确性。并
式（）１中力张量，ＩＳ分别表示Ｃｕｈａｃｙ应力张度及其偏应是应变率张量；ｊＰ、ｆ、口分别表示体积
代表Ｋｒｎｃｅｏｅｋｒ符号；是现时构互
本文所用的压力与体积应变关系如表１所示。
１基本理论
１１连续介质力学基本方程．
１２土介质本构方程．土介质的屈服函数为ｆ＝Ｓ，／一（ｒ。Ｐ＋。Ｐ）２ｊＣ０＋ｌ２（）２
ｆ＋ｄ
Ｉ＝ＰＤＶｏ
＝
（）１
表１压力与体积应变关系
Ｉｌｖ）００５Ｏ０．．．．．．．ｎ／０．．０１０１０１０１０２０２０３（０９１５９２２５０