考虑碰撞作用的节理裂隙岩体爆破块度预测研究
张宪堂 陈士海
(山东科技大学爆破研究所 泰安 271019)
Study oN Blast Fragmentation for Jointed and Fractured RockMass Considering Collision
Zhang Xiantang, Chen Shihai
(Shandong University of Science and Technology, Tai ′an 271019 China)
摘要 结合Grady根据破碎能量守则给出的脆性材料动态平均块度尺寸的公式,充分考虑爆炸应力波对岩体的破碎作用和在爆生气体膨胀及渗流压力作用下岩块之间的相互挤压碰撞作用,建立了包含损伤变量的爆破块度分布的理论计算模型,得出了平均块度()和筛下累积百分率()之间的关系,并进行了数值模拟和实验验证。模拟和实验结果表明,运动岩块间的挤压碰撞作用是影响爆破平均块度的一个重要因素,尤其对于质量较差的岩石更是如此。并得出了一些有益的结论,对指导工程实践具有一定的参考价值。
关键词 :
碰撞 ,
节理裂隙岩体 ,
损伤 ,
爆破块度
Abstract :The theoretical calculation model of the fragmentation size distribution containing damage variable is proposed. The average fragment size () and the percentage of undersize () are derived from the dynamic average fragmentation size formula of the fragile material given by Grady on the basis of fragmentation energy rules, fully considering the breaking action of the explosion stress wave and the motive fragment blocks extrusion and collision under the action of the detonation gas expansion and infiltration flow pressure. Some numerical simulations and verification tests are carried out. The results of numerical simulations coincide well with testing data. Simulations and tests show that the action of the extrusion and collision between motive fragment blocks is a significant factor affecting the average fragmentation size regardless the type of rock mass,especially for the rock mass with very bad quality. Some beneficial conclusions are summarized which are available for reference to practical projects.
Key words :
collision
jointed and fractured rock mass
damage
blast fragmentation size
引用本文:
张宪堂 陈士海. 考虑碰撞作用的节理裂隙岩体爆破块度预测研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2002, 21(08): 1141-1146.
Zhang Xiantang, Chen Shihai. Study oN Blast Fragmentation for Jointed and Fractured RockMass Considering Collision. , 2002, 21(08): 1141-1146.
链接本文:
https://rockmech.whrsm.ac.cn/CN/Y2002/V21/I08/1141
1 张宪堂 . 节理裂隙岩体爆破效果预测研究 [ 硕士学位论文 ][D]. 泰安:山东科技大学, 2000
2 于亚伦 . 高应变率下的岩石动载特性对爆破效果析影响 [J]. 岩石力学与工程学报, 1993 , 12 ( 4 ) : 345 ~ 352
3 高文学,刘运通,杨 军 . 脆性岩石冲击损伤模型研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2000 , 19 ( 2 ) : 153 ~ 156
4 杨小林,员小有,吴 忠等 . 爆破损伤岩石力学特性的试验研
究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2001 , 20 ( 4 ) : 436 ~ 439
5 Grady D E , Kipp M E . Continuum modeling of explosive fracture in oil shale[ J] . Int. J. Rock Mech. Min. Sci. , 1980 , 17( 1 ) : 147~ 157
6 张立国,李守巨,付增绵等 . 炸药破碎岩石能量利用率的研究 [J]. 辽宁工程技术大学学报 ( 自然科学版 ) , 1998 , 17 ( 2 ) : 133 ~ 137
7 余寿文,冯西桥 . 损伤力学 [M]. 北京:清华大学出版社, 1997 , 26 ~ 27
8 凌建明,孙 钧 . 脆性岩石的细观裂纹损伤及其实效特征 [J]. 岩石力学与工程学报, 1993 , 12 ( 4 ) : 304 ~ 312
9 Kuszmaul J S . 岩石动载破碎的新本构模型 [A]. 见:第二届爆破破岩国际会议论文 ( 译文 ) 集 [C]. 武汉: [s. n.] , 1990 , 282 ~ 291
10 张小宁,徐更光,王廷增等 . 射流撞击粉碎法制备超细炸药颗粒原理分析 [J]. 爆炸与冲击, 1999 , 19 ( 3 ) : 262 ~ 268
11 齐金铎 . 现代爆破理论 [M]. 北京:冶金工业出版社, 1996 , 197 ~ 200
[1]
李博涛1,2,3,谭宇轩1,林海飞4,5*,魏建平1,2,3,张宏图1,2,3,李树刚4,5,魏宗勇4,5,王 裴4,罗荣卫4,刘彦伟1,2,3. 液氮冻结不同温度煤体力学特性及细观损伤演化规律研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(6): 1757-1772.
[2]
白 刚1,2,3*,贺汇鑫1,辛天宇1,2,张潇文1,2,周忠杰4. 液态CO2循环冻融煤体变形损伤规律试验研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(6): 1657-1669.
[3]
高 魁1,2,3,李点尚1*,任 波1,王有为2,曾庆辉1,杨 洋1,乔国栋2,张先跃2. 煤体强度对爆破致裂缝网跨界面扩展的影响规律研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(5): 1392-1408.
[4]
晏启祥1,贺文城1,刘瑞琦1,孙明辉1,2*,杨 潇3. 初始损伤对砂岩力学性能劣化的影响机制研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(5): 1378-1391.
[5]
谢坤汝1,2,李海波1,2,陈培帅3,姬付全3,刘黎旺4,李晓锋1,2*. 爆破应力波与爆生气体协同破岩机制及分析方法研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(5): 1524-1537.
[6]
李新平1,2,3,李文灏1,2,周正荣2,4,朱应伟1,2,瞿登星2*,肖文轩2,匡林枫2. 基于数字岩心的礁灰岩力学尺寸效应机制研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(4): 980-995.
[7]
王郑洲1,2,邓华锋1,2*,周孟夏3,李建林1,2,肖 瑶1,2,朱文羲1,2,周书桓1,2. 干湿循环作用下损伤岩样动力特性劣化规律及机制研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(4): 1148-1161.
[8]
陈佳仪1,2,张理想1,2,3*,张景科1,2,3,薛炳章1,2,张 浩1,2,王彦武4. 冻融作用下北石窟寺弱胶结砂岩结构损伤机制研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(3): 750-763.
[9]
贺思悦1,2*,陈 旭3,黄 超3,张江江3,汪 波4,李国良1,宋战平2. 动态等幅循环荷载作用下砂岩剪切–渗流试验研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(2): 397-411.
[10]
陈 康1,吴高桥1,2*,岳 梢1,康兴宇3. 异向应力状态下红层泥岩填料小应变刚度特性研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(2): 496-508.
[11]
刘尚校1,2,3,辛 嵩1,2*,蒋宇静2,3,王 伟1,2. 深部高温水浸砂岩力学劣化与渗透率演化特征试验研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2026, 45(1): 175-191.
[12]
刘国阳1,2,罗首益1,叶唐进3,刘德方4,李叶鑫1,刘俊杰1. 基于非连续变形分析的滑坡体–危岩体相互作用机制研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(S2): 109-124.
[13]
张慧梅1,王 欢1,陈世官2,李曾乐2,杨更社2,申艳军3,4,孟祥振5. 冻融循环作用下不同岩桥长度砂岩孔隙结构演化及损伤特性研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(S2): 1-16.
[14]
魏旭雅,陈 祥,邵铭浚,雷顺宇. 基于应变控制的单轴循环加卸载下花岗岩变形破坏研究 [J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(S1): 113-123.
[15]
徐世乾1,郭建春1,YOUNIS Rami2,卢 聪1. 基于嵌入式网格的裂缝性致密储层裂缝扩展模 [J]. 岩石力学与工程学报, 2025, 44(S1): 89-100.