水下爆炸冲击波作用下岩石裂纹发展机理的实验研究
岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析
岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析岩石岩体是地球的基础构造之一，其内部存在着各种裂纹。
对于岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析的研究对于地质工程和地震预测具有重要意义。
本文将从裂纹扩展的机理和岩体的稳定性两个方面进行论述。
一、裂纹扩展的机理在岩石岩体中，裂纹的扩展是由于外部应力的作用下所引起的。
岩石岩体中的裂纹可以分为两类，一类是存在于岩石岩体内部的裂纹，另一类是存在于岩体表面的裂纹。
这两类裂纹的扩展机理有所不同。
对于岩石岩体内部的裂纹，其扩展机理主要包括弹性扩展和塑性扩展两种情况。
在弹性扩展情况下，岩体受到外部应力的作用后，裂纹会随着应力的消散而逐渐扩展。
而在塑性扩展情况下，岩石岩体由于内部的应力集中会发生塑性变形，从而导致裂纹的扩展。
岩石岩体表面的裂纹主要是由于外部环境的作用而引起的，如风化、水蚀等。
这些外部环境的作用会导致岩体表面的裂纹逐渐扩展，并最终导致岩体的剥离。
二、岩体的稳定性分析岩体的稳定性分析主要是对岩体的破坏机理进行研究，以评估其对外界应力的承受能力。
稳定性分析可以从岩体的内部结构和外界应力两个方面进行。
对于岩体的内部结构，其稳定性主要取决于岩体中裂纹的分布和形态。
裂纹越多越密集，岩体的强度就越低，稳定性就越差。
此外，裂纹的形态也会影响岩体的稳定性。
如果裂纹形态呈乱石块状，岩体的稳定性就会较好。
但如果裂纹呈片状或逆片状，岩体的稳定性就会较差。
外界应力是岩体稳定性的另一个重要因素。
外界应力的大小和方向会对岩体的稳定性产生显著影响。
当外界应力超过岩体的强度极限时，岩体就会发生破坏。
而应力的方向也会影响岩体的稳定性，垂直于裂纹的应力会促进裂纹的扩展，从而降低了岩体的稳定性。
总结岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析是地质工程和地震预测中的重要研究内容。
裂纹的扩展机理包括弹性扩展和塑性扩展，而岩体的稳定性分析则主要从岩体的内部结构和外界应力两个方面入手。
深入研究岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性，有助于实施有效的地质工程和预测地震的发生。
水下爆炸瞬态水动力学效应研究
水下爆炸瞬态水动力学效应研究一、水下爆炸瞬态水动力学效应概述水下爆炸是一种复杂的物理现象，涉及到水介质中的爆炸波传播、水动力响应以及结构物的冲击效应。
随着海洋工程、事应用以及深海资源开发等领域的发展，水下爆炸瞬态水动力学效应的研究显得尤为重要。
本文将从水下爆炸的基本特性、影响因素及其在不同应用领域中的作用等方面进行探讨。
1.1 水下爆炸的基本特性水下爆炸是指在水介质中发生的爆炸现象。
与陆地爆炸相比，水下爆炸具有独特的传播机制和效应。
爆炸波在水介质中的传播速度和衰减特性与空气介质有显著差异，主要表现为爆炸波的传播速度更快，衰减更慢。
此外，水下爆炸还会产生复杂的压力波、温度波和速度波，这些波动对周围环境和结构物产生显著影响。
1.2 水下爆炸的影响因素水下爆炸的效应受到多种因素的影响，主要包括爆炸物的性质、爆炸深度、水介质的物理特性等。
爆炸物的性质决定了爆炸波的初始能量和传播特性，而爆炸深度则影响爆炸波的传播路径和衰减过程。
水介质的密度、弹性模量和粘滞性等物理特性也对爆炸波的传播和效应产生重要影响。
1.3 水下爆炸的应用领域水下爆炸在事、海洋工程、深海资源开发等多个领域有着广泛的应用。
在事领域，水下爆炸效应的研究有助于提高潜艇的隐蔽性和生存能力，同时也对水雷的布设和清除具有重要意义。
在海洋工程领域，水下爆炸效应的研究有助于评估和预防海洋设施在极端条件下的安全风险。
在深海资源开发领域，水下爆炸效应的研究则有助于提高资源开采的效率和安全性。
二、水下爆炸瞬态水动力学效应的理论研究水下爆炸瞬态水动力学效应的理论研究是理解其复杂现象的基础。
通过数学模型和数值模拟，可以深入分析爆炸波在水介质中的传播机制和效应。
2.1 数学模型的建立建立水下爆炸瞬态水动力学效应的数学模型是研究其传播机制的关键。
常用的数学模型包括流体动力学方程、热力学方程和物质守恒方程等。
这些方程描述了爆炸波在水介质中的传播过程，包括压力波、温度波和速度波的生成和传播。
岩石力学性质与地质灾害机理分析
岩石力学性质与地质灾害机理分析岩石力学性质是研究岩石材料的物理和力学特性的一门学科。
通过分析岩石的力学性质，可以深入了解地质灾害的机理，并为其预防与治理提供科学依据。
本文将从不同岩石力学性质的角度进行分析，探讨地质灾害的成因和预防措施。
首先，岩石的强度是影响地质灾害的关键因素之一。
强度是指岩石在承受外界应力时的抵抗能力。
各种地质灾害如山体滑坡、崩塌和地面沉降等，均与岩石的强度有关。
非饱和土壤的强度差异也是导致地面沉降的主要原因之一。
因此，在地质工程中，合理评估和调查岩石的强度是预防地质灾害的关键步骤。
其次，岩石的断裂性能对地质灾害的发生起着重要的作用。
岩石的断裂性能可以通过研究其裂纹扩展和破坏模式来进行分析。
裂纹扩展是岩石受到外界应力作用下的一种失稳现象，是许多地质灾害的根源。
比如，岩石的裂缝扩展是引起岩层崩塌和岩壁坠落的主要原因之一。
因此，通过实验和模拟方法研究岩石的断裂性能，可以更好地了解地质灾害的发生机制。
另外，岩石的渗透性也与地质灾害有密切的关系。
渗透性是指岩石内部流体渗透的能力。
渗透性的大小直接影响岩石的稳定性和抗剪强度。
例如，在山体滑坡灾害中，渗透性高的岩石更容易发生滑坡。
此外，渗透性的变化也会导致地下水位的改变，进而引发地面沉降等地质灾害。
因此，了解岩石的渗透性，既可以预防地质灾害，也可以为地下水资源管理提供参考依据。
此外，岩石的变形性质也与地质灾害的发生和演化密切相关。
岩石的变形性质可以通过研究岩石的应变和应力状态来进行分析。
地质灾害如地震和斜坡滑坡等，都是由于岩石的变形过程中的应力积累和释放导致的。
因此，通过研究岩石的变形性质，可以更好地理解地质灾害的机理，并提出相应的预防措施。
综上所述，岩石力学性质与地质灾害的关系密不可分。
通过深入研究岩石的强度、断裂性能、渗透性和变形性质等方面的特性，可以更好地理解地质灾害的成因，为其预防和治理提供科学支持。
因此，岩石力学性质的分析和研究对于地质工程的发展和地质灾害的防范具有重要意义。
含水裂纹在爆破扰动下的断裂机制
含水裂纹在爆破扰动下的断裂机制王聪聪;韩雪靖;黄慎;张永勤【摘要】In order to investigate the fracture mechanism of water-bearing cracks under blasting disturbance under the influence of geostress,the mechanical model of water-bearing crack propagation in deep rock mass under blasting disturbance is established by using the theory of fracture mechanics,and the expression of the dynamic and static coupling strength factor of rock mass is deduced by defining the equivalent blasting disturbance.At the same time,the influence of blasting disturbance,water pressure,ground stress and crack angle on crack fracture is studied by analyzing the fracture of shear and shear fracture,and the generalized fracture criterion of crack fracture is obtained.The results of the example show that in the tensile shear fracture,the geostress plays a positive role in accelerating cracks at the same direction.In the compressive shear fracture,the angle of the crack under different stress coefficients is related to the internal friction coefficient of the rock mass.Additionally,the blasting disturbance is equivalent to increasing the pressure of crack water.%为探究地应力影响下含水裂纹在爆破扰动下的断裂机制,运用断裂力学原理建立了爆破扰动下深部岩体含水裂纹扩展的力学模型,通过定义等效爆破扰动荷载推导出了岩体动静耦合强度因子的计算表达式;同时,通过对拉剪型和压剪型裂纹断裂的分析,了解到爆破扰动、水压力、地应力、裂纹倾角等因素对裂纹断裂的影响方式,获得了裂纹断裂的广义断裂准则,并进行实例运算,结果表明:在拉剪型断裂中,地应力对其相同方向裂纹的断裂起促进作用;在压剪型断裂中,不同侧应力系数下裂纹最易发生断裂的角度与岩体的内摩擦系数有关;爆破扰动荷载相当于增大了裂纹水的压力.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2018(024)001【总页数】7页(P13-19)【关键词】动静耦合;应力强度因子;等效爆破扰动荷载;广义断裂准则【作者】王聪聪;韩雪靖;黄慎;张永勤【作者单位】福州大学爆炸技术研究所,福州350116;福州大学紫金矿业学院,福州350116;福州大学爆炸技术研究所,福州350116;福州大学紫金矿业学院,福州350116;福州大学爆炸技术研究所,福州350116;福州大学紫金矿业学院,福州350116;兰州石化职业技术学院,兰州730060【正文语种】中文【中图分类】TD235.2;X932在矿山开采越来越向深部发展的过程中，不可避免的遇到高应力和高水头压力等情况，研究表明，地应力和高水头压力在围岩裂纹的起裂和扩展中起到不可忽视的作用[1-3]。
页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究
页岩气储层水力压裂裂纹扩展规律研究1. 前言页岩气作为一种非常重要的天然气资源，已经被广泛应用。
然而，在生产过程中，有一些特殊的挑战，其中最重要的是寻找适当的生产技术。
页岩气储层水力压裂是目前能够有效提高页岩气产量的一种技术。
本文旨在研究页岩气储层水力压裂后裂缝的扩展规律，以便更好地理解页岩气藏的开采机理，并为优化页岩气开采提供指导。
2. 页岩气储层水力压裂原理水力压裂是一种通过将高压水注入油气储层，以形成压力，利用岩石自身的脆性破裂形成裂缝，以释放页岩气的技术。
页岩气储层是一种岩石层，由于其压实度较高，裂缝不易形成，其自然气渗透率较低，导致天然气产量较低。
为了提高页岩气生产效率，需要通过水力压裂来扩大储层裂缝面积，增加气体开采量。
页岩气储层水力压裂的主要机理是压力差，即通过向井口注入高压水，使水在地下压缩，从而形成高压前缘。
压力前缘的到达速度越快，压缩效果越明显，在储层内形成最大的应力差。
当应力差超过岩石地下的抗拉强度时，岩石就会发生断裂，形成裂缝。
水力压裂主要受到多种因素的影响，其中包括注入流量、注入压力、裂缝网络、岩石物性和水路径等因素。
为了更好地控制水力压裂作用，需要对这些因素进行详细的研究和掌握。
3. 裂缝扩展规律研究裂缝的扩展规律是页岩气储层水力压裂的核心问题。
通过对裂缝扩展过程的研究，可以更好地了解页岩气储层的开采特性，为页岩气储层的优化开发提供技术支持。
3.1 裂缝扩展过程在页岩气储层水力压裂过程中，高压水通过注入口迅速进入岩石层内，形成一个高压区域。
在高压区域的受力作用下，岩石发生了断裂，从而形成了一系列裂缝。
这些裂缝的密度和深度是由岩石的物性、注入流量和注入压力等因素来决定的。
裂缝的扩展会受到多个因素的影响，其中最重要的因素是注入水的流量和压力。
注入水的流量越大，扩展的裂缝数量越多，裂缝的长度和深度也越大。
当注入水的压力越高，裂缝的深度和长度也会随之增加。
此外，地质条件和岩石物性也会影响裂缝的扩展过程。
冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究
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６
中国钨毋
模 型见 图 ３ 。 表 １ 花岩 石试件 的 力学参数
第卷 ２ ２
速率 ， 材料 的变 形破 碎行 为和机 制产 生重 大影响 。 对 爆炸冲击 载荷 比机 械冲 击载荷 的强度要 高得 多。爆
炸发生 以后 ，气体 产生 的压 力瞬 间可达 到一万 多个
收 稿 日期 ：０ ７ ０ — １ ２ ０ — ８ ２
机械 冲击 是动 能传 播 到一个 系统 ，其发生 传递
的时问 比该 系统 的 自由振 动 周期 要短 。冲 击载荷 的
这 种短暂 特征 ，意 味着 在材 料 中会 产 生很高 的应变
作者简介： 谢世勇（ ９２ ）男 ， １ ８ 一 ， 江西南康人 ， 硕士 ， 从事矿 山地压控制、 矿岩破碎等方 向研究。
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第２ ２卷第 ５期
２０ ０ ７年 １ Ｏ月
Ｃｈ ｎ ｎ ｓｅ ｕ ｔｙ ｉ ａ Ｔｕ ｇ ｔ ｎ Ｉ ｎｄ ｓ ｒ
中闭鹆案
Ｖｏ ． ２Ｎｏ５ １ ， ． ２ ０ｃ ．０ ７ ｔ２ ０
文 章编号 ：０９ ０２ （ ０） —０５ ０ １０—６２ ０７ ５００—５ ２ ０
关键词 ： 冲击载荷； 岩石破碎； 数值模拟； 试验研究
中 图分 类号 ： Ｕ ５ Ｔ ４７
文 献标识码 ： Ａ
０ 引 言
花 岗岩是钨矿 围岩 中常见 的一种 岩石 。 目前许 多钨矿矿 山为 了延长矿 山服 务年 限 ，急需 加 强矿 山 外围和深 部勘探 ，这就 需要 进行 大量 的矿 岩破碎 工
的地震 效应 。
表 ２ 刀具材 料 的物 理 力学性 能
的力学参 数 见表 １ ２ 和 ，划分 网格 后 的岩石 及刀具
5.岩石爆破破碎机理
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（3）爆破能量的计算
1）临界深度W c 当岩石条件、炸药条件一定时，炸药埋置深度 达到一定深度后，炸药的爆破作用只限于岩体 内部作用，此时炸药埋深的上限。
1
Wc EbQc3
（5-20）
2）最佳深度 W 0
当岩石条件、炸药条件一定时，炸药埋置深度 逐渐减小，爆破漏斗体积达到最大时，炸药的 埋置深度。
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②环状裂隙的形成
当爆炸压应力波通过破裂区时，由于岩石受到 强烈的压缩而储蓄了一部分弹性变形能。当压 应力波通过后，这部分能量就会释放出来，从 而引起岩石质点的向心运动而产生径向拉伸应 力。如果这个拉伸应力值高于岩石动抗拉强度， 就会在岩石中产生环状裂隙（即岩石出现卸载 拉伸断裂）。
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2.爆破漏斗特性
根据利文斯顿爆破漏斗理论，对爆破漏斗进行 研究，得到如下结论
图5-11花岗岩爆破漏斗特性曲线
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图5-12铁燧石爆破漏斗特性曲线
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图5-13 不同岩石的爆破漏斗特性曲线 图5-14不同炸药的花岗岩爆破漏斗特性曲线
1-花岗岩；2-砂岩；3-泥土岩
此时的最小抵抗线 计算方法应按下式 计算
W
l2
1 2 l1
（5-34）
图5-15 柱状装药垂直于自由面
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（2）柱状药包平行于自由面 1）标准抛掷沟槽爆破
Q qbW 2l
（5-35）
2）非标准抛掷沟槽爆破
Qf nqbW2l（5-36）
图5-16 柱状装药平行于自由面
1-铵油炸药；2-浆状炸药；3-含铝浆状炸药
水下爆炸冲击波和气泡联合作用下结构响应数值分析
水下爆炸冲击波和气泡联合作用下结构响应数值分析徐永刚;宗智;李海涛【摘要】Underwater explosion may result in serious damages to the floating structure. The purpose of this paper is mainly to study effects of response characteristics of structures subjected to underwater explosion and provides a reference for anti -shock design of warship. The accuracy and efficiency of ABAQUS software in simulating the elastic-plastic response of structure subjected to underwater explosion were verified. The dynamic responses in terms of strain and stress of the structure under underwater explosion loading in different cases were calculated and analyzed using ABAQUS software. The calculated results show that the pressure of bubble pulse is the major factor of ship whipping and overall damage.%结构在水下爆炸作用下会产生严重的破坏，研究水下爆炸作用下结构的响应特征和规律，并为舰船抗冲击设计提供参考。
首先验证了ABAQUS软件模拟结构受水下爆炸载荷作用弹塑性响应的有效性和准确性。
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水下爆炸冲击波作用下岩石裂纹发展机理的实验研究
水下爆破技术出现至今已经有了百余年的历史,在进入21世纪
后更是爆破领域的重要分支之一。
近年来伴随着我国经济的不断发展,水下爆破工程的施工规模越来越大,施工环境越来越复杂,而岩石材
料也是水下爆破实际施工与理论研究的重要对象。
相比于陆地岩石爆破破碎机理,由于水介质的存在,水下爆破冲击波作用时间更长、应力峰值更高,这也使得水下爆破冲击波对岩石的损伤破坏作用更强,人
们至今对水下爆破岩石破碎机理仍然缺乏一个清晰有效的认识。
而研究水下爆破岩石破碎机理的重要问题也是难点之一就是了解其内部
裂纹在爆破载荷作用下的扩展问题。
因此本文将针对水下爆破岩石内部裂纹的扩展情况进行研究。
通过理论分析,得到试样裂纹的基本破坏形式。
采用实验的方法,改变药包到试样的距离,观察不同爆炸距离下试样的损伤破坏效果。
为了更加清晰直观的观测内部裂纹的扩展,引入无损检测中的CT扫描技术,对爆后的实验试样进行扫描,获得试样爆后的不同截面的图像资料,可以更好的观察内部裂纹在爆炸载荷作用下的扩展。
同时结合超声波损伤检测技术,对岩石的损伤破坏效果进行测量,通过损伤值评价其破坏程度。
采用ANSYS/LS-DYNA动力分析软件对实验条件下的模型进行数值模拟分析,得到不同爆炸距离下传播到试样表明的冲击波压力峰值,与经验公式计算压力峰值对比发现数值接近,变化规律一致,模拟结果与试验结果一致,说明数值模拟结果可靠,可以对实验进行补充验证。