循环爆破加载下工程岩体损伤演化特性研究

【摘要】：随着我国经济的不断发展，各类岩土工程也日新月异。钻孔爆破技术已是岩土工程建设或矿山采掘生产必不可少的施工手段。爆破产生动荷载引起的工程岩体损伤甚至导致失稳灾变现象已屡见不鲜，岩体累积损伤导致宏观失效过程并不是某一次爆破作用的结果，而是多次爆破作用造成的，其内在机制与演化规律错综复杂，成为制约预防工程岩体动力失稳灾害的关键因素。本文以循环爆炸加载下工程岩体损伤演化特性为研究对象，运用声波测试方法和相似模拟试验相结合的研究手段，制做混凝土试验模型替代现场工程岩体，对频繁爆破作用下工程岩体损伤演化特性进行科学研究。主要研究方法及成果如下： ⑴模型制做：根据相似模拟原理，按几何尺度和物理参数相似准则来控制相似系数，并根据一定的相似系数来严格控制混凝土材料的选择以及配合比。 ⑵运用声波测试技术对模型混凝土爆破累积损伤进行现场测试研究。在江西理工大学爆破实验室制作的大型混凝土中进行12次小药量模拟爆破开挖损伤实验，采用RSM—SY5智能声波测试仪研究循环爆破加载下混凝土损伤增长规律，探寻了混凝土累积损伤程度、混凝土声波速度与爆破作用次数之间的非线型统计关系。 ⑶分析了循环爆破加载下，掏槽眼爆破、崩落眼爆破和周边眼爆破的炸药埋深度相同且段药量大致相同、段位数完全相同条件下，不同剖面其影响深度有所不同。距离爆源更近的剖面其影响深度更大，反之距离爆源更远的剖面其影响深度更小。 ⑷有效地运用相似模拟手段，用现浇混凝土替代现场工程岩体，避免了由于外界环境、人为限制以及场地条件等客观因素而导致的现场试验失败，为科学实验研究获取测试数据更加方便、准确，同时也降低了科研经费成本。 本文在前人相关研究的基础上，运用声波测试技术与相似模拟相结合的研究手段，探寻了循环爆破加载下混凝土的损伤及演化特性。为频繁爆破作业中寻求优化爆破参数积累了大量经验，同时也为矿山频繁爆破作业生产、隧道掘进、巷道掘进、地下商场建设等岩土工程稳定性分析提供技术参考，具有十分重要的意义和工程的应用价值。