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某露天铜矿爆破作用下岩体损伤范围研究

杨明山  
【摘要】:当前,对单块岩石冲击荷载损伤的理论研究很多;对多次爆破作用下岩体的累积损伤研究较少。岩体的爆破损伤给生产、建设带来破坏和隐患,提高了生产成本,因此解决爆破累积损伤问题一直是国内外爆破界研究的热点。本文在前人的基础上做了以下几点工作:(1)对现场-2m平台进行了54次测振,随机选取3个测点各8次爆破测振数据进行分析。得出:(1)爆破震动速度存在的关系为:在岩体存在损伤时,爆破震动速度普遍随着爆破次数增多而增大;在岩体无损伤时,爆破震动速度基本无明显规律。并且各方向速度变化与爆破次数的敏感程度不同。(2)主振频率存在的关系为:主振频率的变化与岩体是否存在损伤或者累积损伤无明显关系,并且垂向主振频率基本上稳定于20~40 Hz,而其切向和径向速度变化无规则,在爆破生产中,尤其需要在中远区切向和径向频率与建构筑物或者巷道的共振现象。(3)对现场处点爆破振动信号进行了HHT法分析。得到爆破信号中能量与频率之间变化规律,发现大部分频率都集中在0~40 Hz,该频率与地下工程自振频率接近,施工时需要注意共振现象带来的危害;同时也得到瞬时能量随时间变化规律,发现能量主要集中在0.4~0.5s内,微差效果不明显,需改进微差间隔时间,优化降震效果。(2)以岩体弹性模量变化量表征岩体损伤得出:(1)孔深对于爆破损伤的影响很大,孔深一定时,岩体损伤程度与爆破次数呈正相关性;孔深变化时,岩体损伤程度随孔深增大而减小;随着爆破次数增加,不同深度的岩体损伤均出现损伤累积(增大)现象。孔深一定时,单次爆破下,不同方向的损伤量不同;多次爆破作用下岩体的累积损伤也差异较大,说明岩体具有各向异性特征。(2)多次爆破作用下时,岩体损伤与孔深之间的关系描述较为困难,采用取多次爆破下岩体损伤值的平均值分析,对孔深和爆破损伤平均值进行拟合,发现岩体损伤程度与孔深之间的变化关系具良好的非线性关系。得出了岩体累积损伤与孔深之间的变化关系。(3)基于LS-DYNA数值模拟,探究了爆破作用下岩体的损伤范围,得出了两孔之间的损伤与孔距之间的变化关系;得出了两孔之间损伤百分比与孔距之间的变化关系。


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