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应力波诱致岩石破裂的数值试验

逄铭璋  
【摘要】:在许多诸如矿岩破碎、油井致裂、岩土爆破、常规爆炸及核爆的防护等工程领域以及地震、滑坡、岩爆等灾害性自然现象中,都存在着岩体受冲击载荷作用以及与之有关的岩石动力学问题。研究岩石爆破机理、应力波传播规律、动态破裂等都是采矿工程领域所面临的关键性课题,因此,岩石的动态研究是很重要的研究课题。 本文用岩石破裂过程分析软件RFPA的动态分析版本RFPA-Dynamic进行了数值模拟,研究了应力波在岩石中的传播规律,以及岩石的动态破裂过程,主要内容如下: (1)对杆在动态载荷作用下的破坏过程进行了数值模拟,研究了应力波在岩石中的传播规律,得到了试样的破坏过程。通过对均匀与非均匀岩石杆试样的数值试验,探讨了非均匀性对应力波在岩石中的传播规律以及岩石的破坏过程的影响。 (2)通过对岩石试样在应力波作用下破裂过程的数值模拟,探讨了岩石破裂过程与加载应力波峰值、波长的关系。数值模拟表明,在应力波作用下的岩石破裂取决于三个因素:材料的抗拉强度、应力波的应力幅值以及应力波的波形。伴随着应力波峰值以及应力波波长的不同,岩石试样表现出不同的破裂模式以及破裂机制,所以破裂模式都与静态载荷作用下的结果有很大的差异。 (3)研究了应力波对圆形巷道破坏的影响,模拟了在动态全面线载荷和局部线载荷作用下巷道的破坏过程。在静态和动态载荷作用下,巷道的破坏表现出了不同的破裂模式及其力学机制。


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