爆炸应力波通过节理裂隙带的衰减规律
露天矿山柱状药包爆破应力波衰减规律研究
第72卷第6期!色#属（矿山部分）2020年11月Doi：10.3969/j.iisn.1671-4172.2020.06.012露天矿山柱状药包爆破应力波衰减规律研究袁本胜1,2,3,史晓鹏1,2,3,郝帅4，刘强1!!,石峰1!!（1.矿冶科技集团有限公司，北京100160；2.金属矿山智能开采技术北京市重点实验室，北京102628；3.国家金属矿绿色开采国际联合研究中心，北京102628；4.承德铜兴矿业有限责任公司，河北承德067000）摘要：基于某露天矿山进行的爆破应力波测试实测结果，计算出测点峰值应力和拉伸应力峰值，并对爆破过程中的应力波进行研究。
然后将理论分析、现场试验等方法有机地结合，分析柱状装药台阶炮孔爆破应力波传播的基本规律，得到了露天矿山柱状药包条件下爆破应力波衰减规律$关键词：爆破应力波；衰减规律；露天矿山；柱状药包中图分类号：TD804；TD235文献标志码:A文章编号：1671-4172（2020）06-0056-03Study on the attenuation law of stress wave of cylindricalcharge explosion in open pit mineYUAN Bensheng1，，,SHI Xiaopeng'2'3,HAO Shuai4,LIU Qiang123,SHI Feng123(1.BGRIMM Technology Group,Beijing100160,China;2. Beijing Key Laboratory of Nonferrous Intelligent Mining Technology,Beijing102628,China；3.National Center for International Joint Research on Green Metal Mining,Beijing102628,China；4. Chengde Tongxing Mining Co.,Ltd.,Chengde Hebei067000,China)Abstract:The test of blasting stress wave in open pit mine was adopted,and the peak stress and tensile stress peak werecalculatedbaEedontheco l ected wave.Thencombining withthetheoreticalanalyEiEfieldteEtandother methodEtheEtreEEwaveintheproceEEofexploEion waEEtudied.ThebaEiclaw ofEtreEEwave propagation in the blaEtingofcylindricalcharging Etep blaEt-hole waEanalyzed#andthea t enuationlaw ofEtreEE wave underthe conditionofcylindricalchargeinopenpitminewaEobtained.Keywords:treEEwave；a t enuationlaw；openpitmine；cylindricalcharge爆破应力波现场试验和分析的难度很大，原因是:岩体含有许多节理、裂隙、断层、夹层等缺陷，含水量不同，应力波测量数据明显分散;工程施工时难以做到测试探头及回填物与周围岩石的完全耦合$本文应用现代岩石动力学理论，采用爆破应力波多点同步实时监测技术进行现场试验，建立爆破应力波传播（应力场演变）和岩体爆破破碎的数学模型，将理论分析、现场试验等方法有机地联系起来，基于实测结果对爆破过程中的应力波进行研究，旨在分析柱状装药台阶炮孔爆破应力波传播的基本规律，实现矿山爆破设计的科学化和规范化、矿山爆破的高效与安全。
爆炸应力波
透波1、一种壁厚渐变蜂窝宽带透波结构采用介电常数渐变结构是一种有效实现宽带透波的方法。
通过一种壁厚渐变六边形蜂窝结构实现，方法：根据蜂窝等效介电常数的近似计算公式和介质介电常数变化分布，计算出该渐变结构的几何参数。
结果表明该结构在垂直入射和大入射角情况下，具有良好的宽带透波特性。
介电常数渐变材料广泛应用于宽带透波、吸波材料设计领域。
仿真结果表明该结构在垂直入射和大角度入射条件下较实心结构具有良好的宽带特性，同时通过仿真验证了该结构周期参数对透波性能的影响。
结果表明，要使等效介电常数满足设计要求，该结构周期要远小于工作波长。
然而由于加工工艺限制，周期无法无限变小。
因此最好根据实际频率上限需要选择合适的周期。
另外，由于该结构蜂窝孔暴露在外界环境可能在实际应用中带来不便，可以考虑通过对蜂窝孔填充低介电常数泡沫材料来避免。
2、对防电磁脉冲屏蔽室与隔震地板关系的看法一些重要的指挥、通信房间既要防电磁脉冲又要隔震，关于计算机屏蔽室与隔震地板就在屏蔽室内部的争论。
结论：：屏蔽室应在隔震地板上安装制作。
3、空气冲击波作用于柔性防爆墙的透射和绕射效应分析_年鑫哲为研究爆炸空气冲击波作用于柔性防爆墙后发生的透射和绕射现象及规律，采用数值模拟方法计算，分析了墙后发生的透射和绕射现象，比较了压力波形的变化特点，得到了墙后压力场变化分布规律。
计算结果表明，柔性墙背后的压力存在两个主要峰值，分别为透射压力峰值和绕射压力峰值。
消波1、双层介质抗暴炸震塌结构的性能研究采用碎石土回填层与钢筋混凝土结构作为抗爆炸震塌结构，若选用低阻抗混凝土做回填层，具有较好的消波吸能性能。
2、沙墙吸能作用对爆炸冲击波影响的数值分析数值模拟，沙墙的消波吸能作用。
3、泡沫混凝土回填层在坑道中的耗能作用数值模拟计算了无耗能层和增设泡沫混凝土耗能层两种情况下坑道结构的动力响应，结果表明泡沫混凝土耗能层可以明显减小结构动力响应，可以用来构筑较理想的消波吸能结构。
爆破工程4第五章---岩石中的爆破作用原理
该理论在爆破动力问题上，直接采用爆轰冲击荷 载作用于岩壁的状态方程，利用动力有限元方法 计算爆区的应力状态。其实质是认为岩体爆破动 力是爆炸应力波和爆轰气体的膨胀作用，两者相 辅相成，不可或缺。
第二节 冲击载荷的特征和应力波 一、冲击载荷的特征
一、爆轰气体膨胀压力作用破坏论
这派观点是从静力学的观点出发，认为药包爆炸后， 产生大量高温高压的气体，这种气体膨胀时所产生 推力，作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的 径向位移，由于作用力的不等引起的不同的径向位 移，导致在岩石中形成剪切应力，当这种剪切应力 超过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石的破裂， 当爆轰气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由面 附近的岩石隆起、鼓开并沿径向方向推出，这派观 点完全否认冲击波的作用。
（一）岩体中冲击波的传播规律
冲击波的初始波峰压力就是爆轰波给予岩 石的最初压力，其值的大小取决于炸药的 性质、岩石的性质和炸药与岩石的耦合情 况。
波阻抗越大的岩石，在炮孔壁上产生的压 力也越大，如表5—1所示。
给予岩石的初始峰压越大，则岩石的变形 也越大，破碎越厉害，消耗能量也越多。 因此，在工程爆破中必须根据工程的要求 来合理地控制岩体中的初始峰压值。
压碎区的半径很小，一般约为药包半径的 2~3倍。破坏范围虽然不大，但破碎程度大， 炸药消耗能量多。
2.破裂区(破坏区) 当冲击波通过压碎区以后，随 着冲击波传播范围的扩大而导致单位面积上的能 流密度降低，压缩波（即压缩应力波），其强度 已低于岩石的动抗压强度，所以不能直接压碎岩 石。但是，它可使压碎区外层的岩石遭到强烈的 径向压缩，使岩石的质点产生径向位移，因而导 致外围岩石层中产生径向扩张和切向拉伸应变， 如图5—10所示。如果这种切向拉伸应变超过了 岩石的动抗拉强度的话，那么在外围的岩石层中 就会产生径向裂隙。这种裂隙以（0.15~0.4）倍 压缩应力波的传播速度向前延伸。当切向拉伸应 力小到低于岩石的动抗拉强度时，裂隙便停止向 前发展。另外在冲击波扩大药室时，压力下降了 的爆轰气体也同时作用在药室四周的岩石上，在 药室四周的岩石中形成一个准静应力场。
爆破技术人员考试案例和设计参考答案
爆破技术⼈员考试案例和设计参考答案岩⼟爆破设计题⽬⼀：预裂爆破和光⾯爆破1，表⾯未产⽣裂缝，2，空⼝破坏严重，壁⾯也有破损，3,4,5下部壁⾯很好，但表⾯未形成裂缝，⼀、概述预裂爆破和光⾯爆破⼰⼴泛应⽤于露天⼯程和地下⼯程。
在公路、铁路的路基的开挖，⽔利⼯程、公路和铁路⼯程的隧道开挖，井⼯⼯程和矿⼭开采的巷道掘进，露天矿⼭开采和场地平整的边坡处理等⽅⾯都应⽤预裂爆破和光⾯爆破技术。
⼆、爆破参数的选取(1) 炮孔直径D炮眼直径的确定直接关系到施⼯的效率和成本，应综合考虑岩⽯特性、现场机械设备情况及⼯程具体要求进⾏选择。
⼀般情况下，主要应依据爆破的现场和钻⼯机具确定。
如在地下⼩断⾯的巷道实施光⾯预裂爆破时，孔径取35～45mm；⽽在露天情况下实施光⾯及预裂爆破时，孔径则可取⼤些；深孔爆破时，公路、铁路与⽔电取D=80～100mm，⼤直径多⽤于矿⼭，D=150～310mm;浅孔爆破，取D=42～50mm。
(2)最⼩抵抗线W对光⾯爆破，最⼩抵抗线也即光⾯厚度。
由经验公式有Q=Calb式中C是爆破系数，相当于炸药单耗值，lb为炮孔深度；Q为单孔药量最⼩抵抗线W还应根据岩⽯性质及地质条件加以调整。
经验表明，岩⽯坚韧、可爆性差时，最⼩抵抗线可⼩些；岩⽯松软、易破碎时W可取⼤些。
最⼩抵抗线W也可通过炮眼密集系数m来确定。
光⾯爆破中的炮眼密集系数是指孔距a与最⼩抵抗线W的⽐值，即m=a/W⼀般取m=0.8～1.(3)炮眼间距a光⾯、预裂爆破的实质是使炮眼之间产⽣贯通裂隙，以形成平整的断裂⾯。
因此，炮眼间距对形成贯通裂隙有着⾮常重要的作⽤。
炮眼间距的⼤⼩主要取决于炸药的性质、不耦合系数和岩⽯的物理⼒学性质。
a=(8～12)D (D＞60mm)a=(9～14)D (D≤60mm)a光=mW光式中 m—炮孔密集系数，⼀般取m=0.6～0.8(4)台阶⾼度H台阶⾼度H与主体⽯⽅爆破台阶相同，⼀般情况，深孔取H≤15m，浅孔取1.5≤H<5为宜。
爆炸应力波在各向同性损伤岩石中的衰减规律研究
第21卷 第1期爆炸与冲击V ol.21,N o.1 2001年1月EXP LOSI ON AND SH OCK W AVES Jan.,2001 文章编号:100121455(2001)0120076205爆炸应力波在各向同性损伤岩石中的衰减规律研究崔新壮1,李卫民2,段祝平1,陈士海3(11中国科学院力学研究所,北京 100080; 21山东省建设建工集团二公司,山东济南 250014;31山东科技大学,山东泰安 271019) 摘要:通过对一维应力波在H opkins on压杆之间的试件内的衰减及折反射关系分析,导出了衰减率的表达式,然后对含损伤的岩石试件进行冲击实验,得到了衰减率与初始损伤的关系式,从而提供了一种测定衰减率的实验方法。
通过应力等效模拟,得到了球面与柱面爆炸应力波的衰减规律。
关键词:爆炸应力波;损伤;衰减;H opkins on压杆中图分类号:O34615 文献标识码:AΞ1 引 言天然岩体中含有大量的裂隙、节理等缺陷,损伤力学引入后,它们的尺寸、数目都可以用损伤来定量描述。
在工程爆破中,我们发现这些缺陷对应力波有很大的衰减作用。
研究爆炸应力波的衰减对研究动态应力场、损伤场及应力波防护工程的建设都有重要意义。
目前,在工程爆破中普遍采用的衰减公式是p=p0/ rα( r=r/r0,其中r0为药包半径,r为应力波与爆源的距离,α=2±ν/(1-ν)为衰减指数,其中ν为岩石的泊松比,p0为爆源处峰值压力)。
如果岩体所含初始损伤是各向同性的,则由损伤力学可知,该岩体的泊松比将等于不含任何损伤的岩体的泊松比,也就是说爆炸应力波在两种岩体中的衰减指数是一样的。
但这与实践相矛盾,因此应当探索更能反映实际情况的衰减公式。
通过实验,我们得到了平面一维应力波在损伤岩体中的衰减公式,经过应力等效模拟,推广到了球面与柱面波情形,理论上得到了柱面与球面爆炸应力波的衰减公式。
2 实 验211 实验设计实验用的装置有H opkins on压杆及声波测试仪,应变片分别贴在输入杆与输出杆的中间位置。
不同倾角层理岩体爆破应力波传播规律
不同倾角层理岩体爆破应力波传播规律张斌;吴超俊;张学富;周元辅;刘士洋【摘要】以层理岩体地层隧道开挖爆破为研究背景,通过理论解析和数值模拟分析层理倾角变化对爆破应力波的传播影响.研究发现:层理对应力波具有一定的吸收和反射作用,加速了爆破应力波在层理岩体中衰减;层理倾角越大应力波的透射率越小,应力波透过层理的衰减度越大;当应力波由硬介质入射到软介质中时透射率小于1,反之透射率则大于1.当层理倾角大于30°时,应力波的反射率随层理倾角的增大而变大;小于30°时,应力波反射率随层理倾角的增大而减小.此外,运用公式求解得到质点振动速度衰减度随层理倾角变化关系.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)023【总页数】7页(P205-211)【关键词】层理岩体;爆破应力波;数值模拟;透射率;衰减【作者】张斌;吴超俊;张学富;周元辅;刘士洋【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;中铁上海设计院集团有限公司,上海200070;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TD235钻爆法作为隧道施工最常用的方法，利用高能炸药爆炸产生的能量使岩体破碎形成隧道断面。
由于地质作用，围岩形成了不连续的层理结构面，爆破应力波在结构面处会产生反射和透射，且不同倾角层理产生的反射应力波和透射应力波的叠加和衰减各不相同，影响隧道开挖爆破效果。
岩体中这种结构面的物理力学性质的复杂性，对爆破应力波传播的影响成为隧道控制爆破的难题[1—3]。
早期的研究者Kleinberg等[4]发现应力波穿越单结构面时振幅下降并伴有波形转换。
在理论上，Hudson[5]提出method of smoothing的滤波计算方法，分析了有效弹模，裂隙大小与分布集中程度都较小的介质波速及衰减问题。
爆炸应力波传播规律与TSP基本原理分析
［６］佘林辉．浅谈ＴＳＰ探测实践中的一些经验与见解［Ｊ］． 西部探矿工程，２００７（３）：１２７．１２９．
［７］李忠，黄成麟．增加ＴＳＰ超前预报探测系统探测距 离的技术探讨［Ｊ］．铁路航测，２００１（１）：２０－２３．
［８］ 薛诩国，李术才．ＴＳＰ２０３超前预报系统探测岩溶隧道 的应用研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００７，３（７）：
关键词：爆炸；应力波；＂ＩＳＰ；爆破设计
中图分类号：０３８２
文献标识码：Ａ
文章编号： １００１－４８７Ｘ（２０１０）０２—００３２一０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ
Ｓｔｒｅｓｓ Ｗａｖｅ ａｎｄ Ｂａｓｉｃ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＴＳＰ
３ ＴＳＰ测试爆破设计与测试结果分析
１）ＴＳＰ测试现场爆破设计
图３为ＴＳＰ测试现场探测布置示意图。在隧道 出边墙距地面约１．０ ｍ高的水平线上，按间距约１．０ ｒｎ、孔深约１．５０ ｍ、孔径３５—３８ ｍｍ、下倾１５０一２００ 的标准钻２４个炮孔，最后１个炮孔距掌子面约５０ ｍ。１只传感器布置在边墙距第１个炮孔约１５．０ ｍ 的位置，安装传感器的接收孔深约２．０ ｒｌｌ、孔径４２— ４５ ｍｍ、上倾５０。１００。
①平面波波动方程 由（１）式分别对ｔ和ｘ求二阶偏微分，得到
） 盎Ｏｔ２＝一Ａｔ０２ ｃｏｓ 、 ０，
壹＝一Ａ
２
Ｃ
ｃｏｓ∞一＼（ｔ一墨Ｃ），
比较上列２式，即得
盎ＯＸ２＝两１Ｃ２
０２：ｒ＿ ａｔ２
（２） 、
式（２）所反映的是平面波的共同特征，统称为
平面波波动方程，可以证明，在三维空间中传播的一
爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究
爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究一、介绍1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状和进展1.3 论文目的和研究内容及方法二、爆炸荷载作用下的应力波产生和传播过程及特点2.1 应力波产生过程和特征分析2.2 应力波传播过程和特征分析2.3 应力波在介质中的反射、折射和衰减规律分析三、应力波衰减的主要影响因素分析3.1 介质性质对应力波衰减的影响3.2 应力波频率对衰减的影响3.3 爆炸荷载对应力波衰减的影响四、应力波衰减规律研究4.1 基于实验的应力波衰减规律研究4.2 基于数值模拟的应力波衰减规律研究4.3 应力波衰减规律的分析和总结五、结论和展望5.1 主要研究结果和结论5.2 研究限制和未来研究方向5.3 工程应用前景及意义注：以上提纲仅供参考。
具体内容和章节可根据实际情况进行调整和修改。
1.1 研究背景和意义现代工业和民用建筑等的发展离不开各种复杂的结构和材料，而这些结构和材料在使用过程中，往往要承受来自内外部的各种荷载作用，从而可能会导致应力波的产生和传播。
应力波是由于荷载作用导致物体内部发生微小变形而引起的固体或流体中的机械变化波，其具有突发性和破坏性的特点，能够对周围环境造成严重的影响。
其中，爆炸荷载作用下的应力波产生和传播过程是一种重要的应用领域。
在军事、矿山、工业等领域中，爆炸荷载的作用下会产生大量的应力波，其对周围的建筑、地下设施和设备等造成巨大的破坏，严重影响到生产安全和人民生命财产的安全。
因此，研究爆炸荷载下的应力波行为和特征，对于实现人类社会的可持续发展和提高生产安全性具有重要意义。
1.2 国内外研究现状和进展在国内外，爆炸荷载作用下的应力波问题已经得到了广泛的研究和应用。
在美国、英国等国家，应力波传播的规律和衰减行为已经得到了较为深入的研究，而我国在这方面的研究也取得了一定的进展。
国内学者针对不同类型的介质和爆炸荷载条件下的应力波行为和特征进行了深入的研究，并在建筑和民用设施等领域的应用中取得了一定的效果。