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石英云母片岩动力学特性实验及爆破裂纹扩展研究

ISSN号：1000-6915
期刊名称：《岩石力学与工程学报》
时间：0
分类：TV223[水利工程—水工结构工程]
作者机构：四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室, 四川大学水利水电学院
相关基金：国家自然科学基金资助项目(51009104);国家科技支撑计划项目(2014BAB03B00)

关键词：岩石力学, 石英云母片岩, 分离式霍布金森压杆, 动力学特性, 应变率, 数值模拟

中文摘要：

石英云母片岩动力学特性复杂,爆破参数难以准确获取,施工中常出现爆破进尺短、超挖、欠挖等现象,导致施工质量差、效率低。室内分离式霍布金森压杆实验表明,石英云母片岩在线弹性阶段弹性模量随应变率增长变化不大,在非线性阶段则表现出类似金属材料的屈服特征,塑性特征明显,动载强度与应变率之间呈乘幂关系,随应变率的增加而增加。在冲击荷载作用下,石英云母片岩沿层理方向破碎成片状结构,呈压剪破坏模式,破碎程度与应变率存在一定相关性。石英云母片岩破碎能与入射能呈线性关系,破碎能耗密度随应变率增加而增加,呈幂函数关系。通过模拟孔径42 mm、药径32 mm的单孔爆破过程,得到爆腔与裂隙形成时间约0.904 8 ms,爆腔半径为13.8 cm,是炮孔半径的4.45倍,最长裂隙半径为71.3 cm,是炮孔半径的23倍;根据破岩裂隙规模将破裂区划分为3个区域:破裂严重区、破裂中等区、破裂轻微区。爆炸压力由爆心向外呈指数形式快速衰减,在距爆心40 cm处衰减趋于平缓,压力值相对较低,塑性区最大范围为49.3 cm。给出了实际石英云母片岩地下洞室开挖的掏槽孔爆破参数建议值,可为类似软岩爆破施工提供参考。

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