在爆炸作用下岩石模型内应力的分布研究
第六章岩石爆破理论第一节爆炸应力波共32页
σr=σi，σt=2σi，反射应力＝入射应力，透射应力＝2倍的入射应力，（入 射波为压缩波，反射波也为压缩波，没有透射波）
Er= Ei，Et=0，能量全反射，而没有透射 相当于向刚体入射 ，或者从空气中向岩石入射 。
第一节 岩石中的爆炸应力波
④ K≠0，1，∞ 0<K<1时，ρ1cp1>ρ2cp2。相当于由硬岩向软岩入射。 σr与σi反号，即有反射波，为拉伸波 , σt与σi同号且σt<σi，也有透
对于抗压强度又分为三向抗压，双向和单向。 R压3>R压2>R压1 2 ．由于岩石的结构构造不同，各向异性，岩石的强度也呈各向
异性，如层状岩石，R||<R⊥ 3．随着加载速度的增加，强度增加 ，R动>R静
第一节 岩石中的爆炸应力波
四、岩石的硬度 岩石表面抵抗工具侵入的能力叫做岩石的硬度。 岩石的硬度又分为静压入硬度和冲击压入硬度。
对于某一点而言（，，v）＝f(t) 对于某时刻（，，v）＝f(x，y，z)
即岩石的应力状态（，，v）即是坐标的函数，
又是时间的函数 岩石的应力在岩体中的分布叫做岩石的应力场
第一节 岩石中的爆炸应力波
由炸药的爆炸作用而引起的冲击载荷称为爆炸载 荷；
由爆炸载荷的作用，在固体介质中引起的应力状 态参数的改变的传播――称之为爆炸应力波。
r
2cp2 2cp2
1c1 1c1
i
t
22cp2 2cp2 1c1
i
令： 2c p2 K 1c p1
则有： r K 1 i K 1
t 2K i K 1
第一节 岩石中的爆炸应力波
通过推导，还可以得出入射波所携带的能量与反射波及 透射波所携带的能量之间的关系：
岩石热应力及其影响因素的试验研究与数值模拟
岩石热应力及其影响因素的试验研究与数值模拟岩石作为地球深部的主要构成物质，在地壳运动和高温高压环境下承受着巨大的热应力。
研究岩石热应力及其影响因素对理解地壳构造演化、岩石变形与破裂等地球科学问题具有重要意义。
本文将通过试验研究和数值模拟的方法，对岩石热应力及其影响因素进行探讨。
1. 研究方法为了研究岩石热应力及其影响因素，我们采用了实验室试验和数值模拟两种方法相结合的方式。
实验室试验通过设定不同的温度梯度和载荷条件，测量岩石样本的变形和破裂情况，获取岩石在热应力作用下的力学响应。
数值模拟则通过建立适当的数学模型，将岩石的物理性质和实验条件输入计算机，通过模拟计算得到岩石热应力的分布和变化规律。
2. 岩石热应力的影响因素岩石热应力受到多种因素的影响，主要包括温度梯度、载荷条件、岩石物理性质等。
首先，温度梯度是岩石热应力的主要驱动力。
当岩石受到不均匀的温度变化时，会产生热胀冷缩的应力。
其次，载荷条件也会对岩石热应力产生显著影响。
外界施加在岩石上的力或应力会改变岩石的应力状态，从而影响其热应力的分布和大小。
最后，岩石的物理性质也是决定热应力的重要因素。
不同的岩石具有不同的热膨胀系数和热导率，这会直接影响岩石在热应力作用下的变形和破裂行为。
3. 实验研究为了深入了解岩石热应力及其影响因素，我们进行了一系列的实验研究。
首先，我们选择了几种常见的岩石样本，如花岗岩、页岩等，并在实验室中进行了加热实验。
通过在样本上设置不同的温度梯度和载荷条件，我们观察并记录了岩石的应力状态和变形情况。
实验结果显示，温度梯度和载荷条件对岩石热应力的影响显著，较大的温度梯度和载荷会导致岩石的热应力集中和增大。
此外，不同种类的岩石具有不同的热应力响应特征，这与其物理性质和组成有关。
4. 数值模拟为了进一步探究岩石热应力及其影响因素，我们进行了数值模拟。
通过建立岩石的数学模型，输入实验条件和岩石物理性质等参数，我们可以在计算机上模拟得到岩石的热应力分布。
矿井岩爆数值模拟及应力状态分析
辽宁工程技术大学学报（自然科学版） Journal of Liaoning Technical University（Natural Science）
文章编号：1008-0562(2010)01-0005-04
2010 年 2 月 Feb . 2010
矿井岩爆数值模拟及应力状态分析
1 FLAC3D 简介
根据现场的实际条件采用美国明尼苏达大学 开发的 FLAC3D 有限差分计算程序，FLAC3D 算法的 基础是快速拉格朗日计算方法[8-9]，它特别适用于岩 石力学的非线性大变形或不稳定(如滑动或分离)问 题，其计算模型网格能以大应变模式变形并随材料
收稿日期：2007-02-05 基金项目：河南省重点基金资助项目（0623021400） 作者简介：李振华（1979-），男，山东 金乡人，博士研究生，讲师，主要从事现代采矿新技术、矿山压力及其巷道支护方面的研究。本文编校：于永江
数值试验模型的截面尺寸为宽 60 m、高 80 m， 沿着走向长 200 m，巷道按照实际尺寸模拟，形状 为半圆拱巷道，墙高 1.7 m，拱半径 2.1 m。巷道采 用端锚树脂锚杆支护，锚杆排间距 0.7 m，间距 0.7 m，支护工艺为掘进后立即支护。在模拟开挖的过 程中，开挖步长 1.5 m 是最合理的，也是和实际条 件相符合的，但是由于计算模型包含的单元数量太 多及模拟条件的限制，计算过程需要太多的时间， 所以采用巷道一次开挖 20 m、50 m、80 m 和 100 m 来进行模拟，研究开挖后掘进工作面围岩的应力状 态分布以及开挖不同长度巷道对应力分布状态的 影响。
3 模拟结果及应力状态分析
3.1 模拟结果分析 采用对巷道进行逐步开挖的方法进行数值模
岩石爆破理论模型的研究现状及发展趋势
岩石爆破理论模型的研究现状及发展趋势3孙波勇,段卫东,郑峰,廖成孟(武汉科技大学理学院, 湖北武汉 430081)摘 要:介绍了岩石爆破理论模型研究的发展历程和国内外研究现状。
根据现有各理论模型所依据的理论基础,对模型的适用范围和存在的问题进行了分析、探讨,认为现有模型都存在一定的缺陷,不能满足目前工程爆破设计的要求,在此基础上,就爆破理论模型的发展趋势提出了一些看法。
关键词:爆破理论模型;弹性模型;断裂模型;损伤模型;非线形中图分类号:T D235.1 文献标识码:A文章编号:1005-2763(2007)02-0069-03Presen t St a tus and D evelop m en t a l Trend ofTheoreti ca lM odels of Rock Bl a sti n gSun B oyong,D uan W eidong,Zheng Feng,L iao Chengm eng(College of Science,W uhan University of Science and Technol ogy,W uhan,Hubei430081,China) Abstract:The devel op ing course and the status quo of domestic and foreign research on theoretical models for r ock blasting are p resented.According t o the theoretical basis of the vari ous exist2 ent theoretical models,of which the app licati on range and exist2 ing p r oble m s are analyzed and discussed.It is considered that all the existent models have s ome certain deficiencies and there2 fore,cannot meet the demands of the design of actual engineer2 ing blasting.On this basis,this paper br ought for ward s ome o2 p ini ons on the devel opmental trends of theoretical models f or r ock blasting.Key W ords:Theoretical model f or r ock blasting,Elastic model, Fracture model,Da mage model,Nonlinearity0 引 言通过建立合理的岩石爆破理论模型,可以真实地再现爆破作用下岩石的破坏过程,揭示爆破作用下岩石的破碎规律,为完善和发展爆破理论、提高爆破设计技术提供理论依据[1]。
岩石内应力的基本特征及研究进展
陈卫昌①② 王思敬①③ 傅焕然①②
（①中国科学院地质与地球物理研究所 北京 １０００２９） （②中国科学院大学 北京 １０００４９） （③清华大学，土木水利学院 北京 １０００６２）
摘 要 关于岩石内应力在文献上已有较多的论述和讨论，多数专家均承认岩石中存在内应力，但是由于岩石内应力是在岩 石自身建造及改造过程中形成的，岩石内应力的复杂性导致了其研究均停留在概念、假说或测量结果的讨论层面，岩石内应 力的储存过程以及释放特性等许多问题尚未得到深入和完善的解答。本文通过总结已有的研究成果，分析了岩石内应力的 储存过程及释放特性，并提出了岩石内应力问题的进一步研究目标和方向。通过讨论认为，岩石内应力的储存与岩石的物质 结构状态密切相关，岩石的弹塑性特点是岩石内应力储存的必要条件，塑性变形是引起岩石内应力释放的一种可能的途径。 进一步的研究方向应集中于岩石内应力的形成机理、释放特征及其在岩石工程中的应用上。 关键词 岩石内应力；形成机理；释放特征 中图分类号：Ｐ５８４ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１８．０１．００７
ＳＴＵＤＹ ＡＤＶＡＮＣＥ ＯＮ ＢＡＳＩＣ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ ＡＮＤ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＣＡＵＳＥＳＯＦＲＯＣＫ ＩＮＮＥＲＳＴＲＥＳＳ
ＣＨＥＮＷｅｉｃｈａｎｇ①② ＷＡＮＧＳｉｊｉｎｇ①③ ＦＵＨｕａｎｒａｎ①②
（①ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９） （②ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９） （③ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００６２）
爆破施工对隧道围岩的稳定性影响分析
爆破施工对隧道围岩的稳定性影响分析摘要：隧道钻爆施工技术在城市山区隧道中应用，可以有效加速施工进度，控制施工成本。
但受周边环境影响，爆破施工对隧道围岩的影响日益突出，特别是爆破振动和爆破应力波的影响已成为制约爆破开挖的主要因素。
关键词：爆破；隧道；围岩；稳定性；爆炸1.隧道开挖爆破产生的破坏和扰动1.爆破的内部作用（1）扩大空腔。
即爆炸使炮孔周围产生破坏，破变大。
（2）压碎区。
又称压缩区，即直接与药包接触的岩石，在爆炸发生后，爆炸产生的爆轰压力激发了在岩石中传播的冲击波，冲击波的强度远远大于岩石的动抗压强度。
使岩石破碎或形成压缩空洞。
（3）破裂区。
即冲击波在通过压碎区后，强度变小，以致于低于岩石的动抗压强度，无法直接造成岩石的破碎。
这种低于岩石动抗压强度的波称为压缩波。
压缩波在压碎区外围的岩石中传播，引起切向拉应力，使得外围的岩石产生径向裂缝。
同时压缩波还会使外围岩石压缩，岩石的应力释放，出现环向裂缝。
径向环向的交互作用，使得岩石被割据成块。
（4）振动区。
在破裂区外围的岩石，应力波强度无法使岩石产生破坏。
但是，这些应力波会产生岩石的弹性振动。
1.2爆破的外部作用外部作用与内部作用相对立。
当药包的中心与自由面的垂直距离低于临界值，则爆炸后，爆炸的破坏作用能到达自由面，造成自由面附近的岩石破坏。
主要从以下几点讨论外部作用。
（1）爆炸产生的冲击波或者应力波在到达自由面后，会发生发射，反射波与入射波相反。
反射波则为拉力波，使得岩石被拉断。
导致岩石从自由面向内部破碎。
（2）自由面反射回来的拉伸波，与裂缝端口处的应力场相互叠加，导致裂缝的延伸。
（3）岩石中的准静态应力场被改变。
使得岩石在自由面方向受到剪切破坏更加容易。
1.隧道围岩应力状态在隧道爆破开挖过程中，爆破冲击荷载使岩体中的细小结构缺陷（如微裂缝、微孔隙等）扩展为宏观裂缝，导致岩体本身的力学性能下降，结构劣化。
同时，爆破和开挖等工程力量破坏了岩体的初始地应力场，导致岩体中的应力重新分布。
爆炸应力波研究入门
塑性波
当外载荷作用于可变形的固体的局部表面时， 一开始只有直接受到外载荷作用的表面部分的介质 质点因变形而离开了初始平衡位置，由于这部分介 质质点与相邻介质质点发生了相对运动，必然将受 到相邻质点的作用力，同时也给相邻介质质点予反 作用力，因而使相邻介质质点离开平衡位置而运动 起来。由于质点的惯性，相邻介质质点的运动将滞 后于表面介质质点的运动。依次类推，外载荷在表 面引起的扰动将在介质中逐渐由近及远传播开去。 这种扰动在介质中的由近由近及远的传播即是应力 波。其中的扰动与未扰动的分界面称为波阵面，而 扰动的传播速度称为应力波波速。
2 2 CP 2CS d 2 2 2(C P CS ) 2 Ed 2CS r (1 d )
Gd r Cs2 4 2 K d r (C CS ) 3 2 2 d r (CP 2CS )
2 P
式中，Cs为岩石中的横波速 度，μd，Ed，Gd，Kd，λd分 别为岩石的动态泊松比、岩 石的动态弹性模量、动态剪 切模量、动态体积弹性模量、 动态拉梅常数
３２１ 爆破应力源
应力波源(点载荷)
反射波
心裂 入射波
点载荷（应力波）引起直圆柱体的破裂（角裂、心裂）
应力波源
点载荷（应力波）对不同厚 度板引起的破裂（角裂）
内部爆炸加载引起方形筒的 破裂（角裂）
4 岩石中的爆破应力波
• • 炸药爆炸在岩石中激起的应力波（爆炸应 力波主要是弹性应力波） 爆炸应力波在岩石中的传播方式及过程
（右行波） （左行波）
v C0 C 0 0 C 0 0 C0
岩石应力波传播特性的试验研究和数值模拟
岩石应力波传播特性的试验研究和数值模拟岩石应力波传播是地质工程中的重要研究课题，对于地下爆破、地震学和岩石力学等领域具有重要意义。
本文将介绍岩石应力波传播特性的试验研究和数值模拟，以期对该领域的研究做出贡献。
一、试验研究1. 实验目的通过实验研究，我们可以更好地了解岩石中应力波的传播特性，如传播速度、衰减和能量分布等，并验证数值模拟结果的准确性。
2. 实验装置为了模拟真实的地质环境，我们需要构建一个合适的实验装置。
该实验装置应包括几个重要的组成部分：压力源、传感器、岩石样本和数据采集系统。
压力源用于产生应力波，传感器用于测量应力波的传播情况，岩石样本用于模拟真实的岩石条件，数据采集系统用于记录和分析实验数据。
3. 实验步骤在实验开始前，我们需要选择合适的岩石样本，并对其进行测量和准备工作。
在实验过程中，我们需要控制压力源的输出，并通过传感器记录应力波的传播情况。
实验结束后，对实验数据进行处理和分析，得出相应结论。
二、数值模拟1. 数值模拟方法数值模拟是一种有效的研究手段，可以通过计算机技术对岩石应力波的传播特性进行模拟和分析。
常用的数值模拟方法包括有限元法和边界元法等。
2. 模型建立在进行数值模拟前，我们需要进行模型建立工作。
首先，选择合适的岩石模型，并确定边界条件和加载方式。
然后，根据模型的几何形状和材料性质，进行离散化处理，将岩石模型划分为有限元网格或边界元节点。
最后，设置加载参数和计算方法，进行数值计算。
3. 模拟结果分析在完成数值计算后，我们需要对模拟结果进行分析。
通过分析模拟结果，我们可以得到应力波的传播速度、衰减情况和能量分布等重要参数。
同时，与实验结果进行对比，验证数值模拟的准确性。
三、实验与数值模拟的比较1. 结果对比通过实验和数值模拟的比较，我们可以判断数值模拟结果的准确性和可靠性。
如果实验结果与数值模拟结果吻合较好，则说明数值模拟方法有效。
反之，若存在较大差异，则需要对数值模拟方法进行修正和改进。
地下工程岩爆岩体结构对岩爆的影响
地下工程岩爆岩体结构对岩爆的影响摘要：地下工程岩爆是造成工程事故和人员伤亡的主要原因之一。
岩爆的出现往往会受到岩体结构的影响。
岩体结构的异常、缺陷等都可能成为岩爆的核心因素。
一般通过分析岩体结构对岩爆的影响，揭示岩体结构与岩爆之间的内在联系。
本文主要从岩体构造类型、岩体结构特征、应力状态等方面出发，对影响岩爆的关键因素进行较为深入的探讨。
结合实际工程案例，提出了相应的岩爆预防和控制措施。
该研究可为地下工程岩爆的防治提供技术支持和决策参考。
最后本文对各种结构类型的岩体岩爆灾害进行了分析，探究了在地下工程建设中预防岩体爆裂的岩体结构优化和稳定支护措施。
关键词：岩体结构；地下工程；岩体爆裂；岩爆现象；稳定支护0 引言地下工程岩体岩爆是指在地下开挖、挖掘、爆破等工程中，在短时间内由于炸药等因素引发的高强度能量释放，导致岩石体瞬间崩裂的现象。
这一现象在地下工程中十分普遍，给工程施工和工人安全带来了极大威胁。
在岩体岩爆过程中，岩体结构的稳定性和强度会直接影响到岩体岩爆的危险程度和发生概率。
因此，提高地下工程建设中岩体结构对岩体岩爆的预测及其稳定性控制，对于保证工程的安全性具有重要意义。
岩爆是由多种因素引起的，如地质构造、岩石物理、应力状态等。
在岩爆的不同阶段，岩体结构的变化会引起不同的影响。
因此，了解不同类型岩体的结构对岩爆的影响非常重要。
经过对煤矿、隧道等地下工程岩爆的研究，发现岩体结构对岩爆的影响主要来自以下两个方面：首先，岩体结构对岩爆的离散破裂点的位置和数量有着重要的影响。
岩体结构越不规则，破裂点就会越难以预测和控制。
因此，在预测和控制岩爆方面，建立规律的岩体结构能够更好地减少岩爆发生的概率。
其次，岩体结构的变化会影响岩石的物理性质。
例如，岩石的压缩强度和裂纹扩展的速度等参数会因不同的岩体结构而有所不同。
因此，在岩爆的防范中，要对不同类型岩体的结构特征有深入的了解，以便采取适当的措施。
总之，地下工程建设时存在着各种各样的问题，其中之一就是岩爆，它是地下工程中最为常见的问题之一，也是一种需要高度关注和防范的地质灾害。
岩石爆破理论
5岩石爆破理论5.1岩石爆破破坏基本理论炸药爆炸引起岩石破坏，这是一个高能转化释放、传递作功的过程。
在这个过程中，岩石受力情况极其复杂，而历时又极为短暂，因此要正确地解释岩石爆破破碎机理，就极为困难，人们已作了多年的努力，仍没有一个确切全面的唯一的解释，而是各执一词。
但将多类解释的基本观点和理论依据归类，可概括为三大假说：5.1.1 爆生气体膨胀作用理论这种理论是从静力学的观点出发，认为：岩石的破碎主要是由爆炸气体产物的膨胀压力引起。
(1) 炸药爆炸时，产生高压膨胀气体，在周围介质中形成压应力场。
炸药爆炸生成大量气体产物，在爆热的作用下，处于高温高压的状态，而急剧膨胀，这些膨胀气体以极高的压力作用于周围介质，而形成压应力场。
(2) 气体膨胀推力使质点产生径向位移，而产生径向压应力，其衍生拉应力，产生径向裂隙。
很高的压应力场，势必使周围岩石质点发生径向移动，这种位移又产生径向压应力，形成径向压应力的传递；质点在受径向压应力时，将产生径向压缩变形，而在切向伴随有拉伸变形生产，这个拉伸应变就是径向压应力所衍生的切向拉应力所产生。
当岩石的抗拉强度低于此切向拉应力时，就将产生径向裂隙；岩石的抗拉强度远远地小于抗压强度（常为其1/10～1/15），所以拉伸破坏极易发生，而形成径向裂隙。
(3) 质点移动所受阻力不等，引起剪切应力，而导致径向剪切破坏。
质点位移受到周围介质的阻碍，阻力不平衡在介质中就会引起剪切应力，若药包附近有自由面时，质点位移的阻力在最小抵抗线方向最小，其质点位移速度最高，偏离最小抵抗线方向阻力增大，质点位移速度降低，这样在阻力不等的不同方向上，不等的质点位移速度，必然产生质点间的相对运动而产生剪切应力。
在剪切应力超过岩石抗剪强度的地方，将发生径向剪切破坏。
(4) 当介质破裂，爆炸气体尚有较高的压力时，则推动破裂块体沿径向朝外运动，形成飞散。
上述破坏发生将消耗大量的爆炸能，如果爆炸气体还有足够大的压力，则将推动破碎岩块作径向外抛运动，若压力不够就可能仅是松动爆破破坏，而没有抛散，甚至只是内部爆破。
在爆炸作用下岩石模型内应力的分布研究
裂隙岩体爆破块度分布特征影响机理及预测模型研究
裂隙岩体爆破块度分布特征影响机理及预测模型研究1. 引言1.1 概述本文的研究主题是裂隙岩体爆破块度分布特征影响机理及预测模型的研究。
随着工程领域对于裂隙岩体爆破技术应用的增加，对于爆破块度分布特征的认识和预测成为了一个重要的问题。
裂隙岩体在地下工程和采矿等方面具有广泛应用，而其力学性质与结构特性会直接影响块度分布情况，从而影响工程的稳定性和效果。
1.2 背景和研究意义在工程建设中，我们经常需要进行岩体爆破来实现开挖、拆除或者采集等目标。
然而，由于裂隙岩体存在不规则或者复杂的结构特点，导致了爆破后产生的块度分布存在一定的不确定性。
因此，深入研究裂隙岩体爆破产生块度分布特征以及其影响机理具有重要意义。
准确预测裂隙岩体爆破块度分布能够为工程设计和实施提供指导和参考，同时也可帮助优化爆破参数选择，提高工程安全性和经济效益。
此外，对于裂隙岩体爆破块度分布影响机理的研究可以加深对裂隙岩体本质特性的认识，并为进一步开展相关领域的研究提供基础。
1.3 研究目的本研究旨在深入分析裂隙岩体爆破块度分布特征以及与其相关的影响机理，建立相应的预测模型，从而提供工程实践中对于裂隙岩体爆破块度的预测依据。
具体研究内容包括：- 进行裂隙岩体性质分析，探讨其力学特性、结构构造等对于爆破块度分布的影响；- 系统分析爆破过程对于裂隙岩体形成块度分布的机理，并通过实验或模拟方法验证；- 建立预测模型，将裂隙结构和爆破参数与块度关联起来，以实现对裂隙岩体爆破块度分布的预测；- 验证模型在工程实践中的应用效果，并提出改进建议。
本研究的成果将对于裂隙岩体爆破技术应用具有重要意义，可以指导相关工程项目的设计与施工，提高施工效率和安全性。
同时，也可为进一步研究裂隙岩体及其爆破行为提供参考和借鉴。
2. 裂隙岩体爆破块度分布特征分析2.1 裂隙岩体性质分析裂隙岩体是由于受到地壳运动、构造应力等因素的影响而形成的具有一定断裂能力和稳定度的岩石。
裂隙岩体在工程建设中常作为爆破施工的对象，了解其性质对于预测爆破块度分布特征具有重要意义。
爆炸作用下岩石动态本构关系试验研究
爆炸作用下岩石动态本构关系试验研究
针对目前爆炸事故频发的情况，我们开展了爆炸作用下岩石动态本构关系试验研究。
本次试验的目的是探究岩石在极端环境下的变形和破裂特征，为相关领域提供参考依据。
试验采用高速摄影技术和应变测量技术来观测和记录岩石在爆炸作用下的变形和破裂过程。
实验结果表明，岩石在爆炸作用下首先出现激烈变形，然后进入破裂阶段，最终形成碎石。
根据试验结果，我们建立了爆炸作用下的岩石动态本构关系模型。
该模型可应用于类似爆炸作用下的岩石变形和破裂问题中，为岩石工程设计和爆破施工提供指导和依据。
总体来说，本次试验为深入研究岩石在极端环境下的变形和破裂特征提供了参考，也为相关行业提供了理论和实践的支持。
我们相信在未来的研究中，我们将会有更多的成果和发现。
岩土中爆炸的基本理论
炸药在岩土介质中爆炸发展图像
1)岩石中爆炸应力波的演变
炸药在岩土介质中爆炸发展图像（续）
2) 冲击 载荷作 用下岩 石的变 形及其 对应的 各种应 力波
冲击载荷作用下岩石的变形规律
炸药在岩土介质中爆炸发展图像（续）
2)冲击载荷作用下岩石的变形及其对应的各种应力波不同应力幅值时岩Fra bibliotek中传播的各种应力波
内部作用时根据岩石的破坏情况除在装药周围扩大爆腔外还将在岩石中自爆源向外依次形成粉碎区或称压缩区压碎区破裂区或称裂隙区和震爆破内部作用岩石破坏分区示意图r0r2r1破裂区半径装药内部爆破作用粉碎区密闭在岩体中的药包爆炸时产生高温高压气体爆轰压力在数微秒内急剧增高到数万兆帕强烈冲击药包周围岩石激起起冲击波产生很高的径向和切相压应力其强度远远超过岩石的动态抗压强度
式中Cp为岩石中的弹性波速度； r 为岩石的密度； D1为 爆轰波速度。
传入岩石中的爆炸载荷（续）
不耦合装药时炮孔压力 不耦合装药情况下，爆轰波首先压缩装药与孔壁间间 隙内的空气，引起空气冲击波，而后再由空气冲击波 作用于孔壁，对岩石加载。假定： a）爆炸产物在间隙内的膨胀为绝热膨胀，其膨胀规律 为PV 3=常数；b）忽略间隙内空气的存在；c）爆轰产 物开始膨胀时的压力按平均爆压Pm计算，即有： 因此求得不耦合装药时， 孔壁冲击压力为：
爆生气体膨胀推力作用假说
这种学说从静力学观点出发，认为岩石的破碎主要是 由于爆轰气体的膨胀压力引起的。这种学说忽视了岩体中 冲击波和应力波的破坏作用，其基本观点如下： 药包爆炸，产生大量高温高压气体，这些爆炸气体迅 速膨胀并以极高的压力作用于药包周围的岩壁上，形成压 应力场。当岩石的抗拉强度低于压应力在切向衍生的拉应 力时，将产生径向裂隙。作用于岩壁上的压力引起岩石质 点径向位移，由于不同方向受力不等引起径向位移速度不 等，导致在岩石中形成剪切应力。当剪切应力超过岩石抗 剪强度时，岩石即产生剪切破坏。破碎岩块又在爆轰气体 推力作用下沿径向抛出，形成爆破漏斗坑。（内——外）
最新第五章 1 岩体应力与围岩应力分布资料
精品文档精品文档第五章岩体应力与围岩应力分布岩石变形和破坏都是在应力作用下的结果。
岩体中的应力有多大，又是怎样分布的呢？地下洞室开挖及建筑物作用，又会使岩体中的应力发生什么样的变化呢？因此，对岩体的稳定性分析，首先要掌握岩体中的应力状态和分布规律。
精品文档一、岩体应力种类和分布1．岩体应力种类1）．自重应力由岩体的自重所引起的应力称为岩体的自重应力。
2）．构造应力由地壳构造运动在岩体中所引起的应力称为构造应力3）．温度应力由岩体内地温梯度的影响而产生的应力称温度应力精品文档精品文档4）．成岩应力岩石生成过程中在成岩作用下所产生的应力。
如结晶作用，变质作用，沉积作用，固结作用，脱水作用等。
5）．渗流荷载地下水在岩体中运动所产生的荷载。
渗流荷载一般作为外荷载6）．附加应力由建筑物在岩基中所引起的应力。
精品文档精品文档精品文档7）．围岩应力①应力重分布：地下洞室开挖后，使岩体中原来的应力发生改变，把应力的这种变化称为应力重分布。
②围岩：把应力重分布影响范围内的岩体称为围岩。
③围岩应力：围岩内的应力叫围岩应力。
围 岩精品文档2、地应力概念1）. 地应力岩体中各种应力的总称（一般不包括渗流荷载）2）. 应力场应力在空间有规律的分布状态称为应力场。
如自重应力场，构造应力场。
3）. 天然应力（或初始应力）指工程施工前就存在于岩体中的应力，如自重应力、构造应力、温度应力、渗流荷载。
精品文档精品文档在天然应力中，成岩应力仅在岩石生成过程中起作用，温度应力在地表浅部作用较小，所以，岩体中天然应力主要是构造应力和自重应力，两者构成了天然应力场的主要部分。
岩体在长期的地质作用过程中，已处于一种天然的平衡状态，但在工程建设中，不仅会施加附加应力，还会引起应力重分布，正是由于工程建筑，岩体的天然稳定状态将随之改变。
精品文档精品文档3、天然地应力分布岩体中的天然应力状态：非常复杂。
影响因素：地质构造、岩性、地形、地貌等。
岩体中的天然应力大小及分布规律的认识仍是初步的。
岩石爆破中炸药爆炸应力波分布的测试与研究的开题报告
岩石爆破中炸药爆炸应力波分布的测试与研究的开题报告一、研究背景及意义岩石开采和工程建设中，经常需要进行爆破以破碎和疏通岩石。
炸药爆炸时产生的爆炸应力波是导致岩石破碎和撞击的主要原因。
因此，对炸药爆炸时应力波的分布进行测试和研究，可以为岩石爆破工程的设计和优化提供重要的参考和依据。
二、研究内容及方法1. 炸药爆炸应力波分布的测试方法：采用高精度压力传感器对爆破现场的应力波进行实时监测和记录，获取应力波的时程波形数据。
2. 炸药爆炸应力波分布的分析方法：采用基于频率域分析的方法对应力波进行处理和分析，分析出应力波的震源机制、频率分布和振幅变化规律等。
3. 炸药爆炸应力波分布的数值模拟方法：采用有限元方法建立岩石爆破数值模型，模拟爆炸过程中产生的应力波，并对应力波的分布进行模拟和分析。
三、预期研究成果1. 获取炸药爆炸应力波的实验数据。
2. 分析炸药爆炸应力波的频率分布和振幅变化规律，确定应力波的震源机制。
3. 建立岩石爆破数值模型，模拟炸药爆炸的应力波分布。
四、研究进度安排1. 第一阶段：对炸药爆炸应力波分布的测试方法进行探究和设计。
2. 第二阶段：进行现场爆破试验，获取应力波的实验数据。
3. 第三阶段：对应力波数据进行处理和分析，得出应力波的频率分布和振幅变化规律。
4. 第四阶段：建立岩石爆破数值模型，模拟炸药爆炸的应力波分布。
5. 第五阶段：对实验数据和数值模拟结果进行对比和验证，完善研究成果。
五、研究经费预算本研究需要购买高精度压力传感器等设备和材料，预计经费为10000元。
同时，需要支付人员劳务费和场地租赁费用，预计总经费为15000元。
六、研究团队及分工本项目负责人为XXX，研究人员两名。
负责人负责项目的整体管理和实验现场的操作，其他两名研究人员分别负责数据处理和数值模拟。
七、研究的社会效益本研究可以为岩石爆破工程的设计和优化提供重要的参考和依据，从而提高爆破效率、减少对环境的影响，具有较大的社会经济效益。
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在爆炸作用下岩石模型内应力的分布研究
摘要：工程上利用炸药爆炸的爆炸效应来完成爆破作业，炸药产生的冲击波对岩石造成破坏和损伤，这个过程主要是通过应力波在介质中的传播，本文主要就是测量爆炸作用下岩石中应力的反应情况，从而定性的描述应力波在岩石中的传播。
关键词：应力；应变；应力波；爆炸测试
引言：岩石是一种非常复杂的地质材料，而爆炸加载又是非常复杂的动态加载，完全从理论上去了解和认识该过程是非常不切实际的。
因此开展对岩石爆破过程的实验研究，才能对岩石爆破损伤破坏的力学机理做出更准确、更本质的认识和描述。
1.实验测试的内容
实验是用水泥、河砂、水按一定的比例配比（1:2:0.4）制作成出岩石模型。
通过在岩石模型中预埋应变片，测试炸药爆炸产生的冲击波测试出岩石模型在不同距离处的应力-应变反应，使用超动态应变仪和数据采集卡获得爆炸过程中岩石不同距离处应力-应变数据，由应变与应力的关系定性地分析炸药在岩石中的衰减机理。
由于应变片不能直接的预埋在岩石模型内部，需要制作应变砖以保护被预埋在岩石模型中的应变片[1]。
2.实验步骤
(1)应变砖的制作
为了保护预埋在岩石模型中应变片不受破坏，需要制作应变砖，应变砖的尺寸有一定的要求，即其厚度s≤5.9882㎜，使用的应变砖的外形尺寸：长×宽×高=24mm×11mm×5mm。
由于应变砖也预埋在岩石模型的内部，所以制作应变砖的材料与岩石模型的材料配比相同（水泥:河砂:水=1:2:0.4），制作好后养护7天。
(2)岩石模型的制作与应变砖的预埋
基于应力波的反射理论【2】，为了使爆炸应力波[3]在试块界面处为垂直入射，因此模型试块采用直径40㎝、高45㎝的圆柱形模具，水泥砂浆模型采用PC32.5#水泥，普通河砂制作的。
预拌前，河砂要先行晾晒数日，以除去砂中大量的水分，再经过0.2cm筛孔，除去砂中贝壳、石子等杂质。
将水泥:砂子:水按1:2:0.4的比例混合，混合时间不能超过15min，再将混合好的水泥砂浆装入钢模中。
钢模内表面试先涂有机油做模块的脱模剂，模具内的孔眼均用PVC膜覆盖[4]。
将水泥砂浆拌匀装入模具，振捣到表面出浆为止，防止水泥砂浆离析。
模型完成后在其中间预埋炮孔，孔深30㎜、孔径7mm，距炮孔中心对称的50㎜、
160㎜左右处分别水平、垂直预埋两片应变砖，预埋后仍用万能表检测应变砖是否导通，养护28天。
（3）装药
起爆所用的雷管是按实验需求制作的即发雷管，其外径7㎜、内径6㎜、装药高度140㎜、内装3.23gDDNP，用电雷管引火药头引爆，把制作的雷管装入岩石模型的炮孔中，堵塞高度为225㎜。
（4）应变测试
在应变砖与超动态应变仪连接前，再次用万能表测试应变砖是否导通。
为了保证测试精度，每次测试之前都要进行标定。
实际测量时先估计所测应变的大致数值，选择与测试应变值可能较接近的标定档进行标定。
3.测试结果与数据分析
连接完成后，引爆炸药，将岩石模型中产生的应变传送数据采集卡上，记录产生的波形并分析[5]。
R=50mm, 切向=6208.9
R=50mm轴向=5978.0
R=160mm轴向=4720.4
由以上所测的波形图的应变读数经过应力-应变关系式可转化出应力的数值，转化公式如下：
=E （1）
计算出的应力做图如下:
(a) (b)
图4 切向应力和轴向应力衰减图
从图-3(a)和图3-(b)可以看出炸药爆炸产生的冲击波对岩石模型内应力的作用，是随着与爆源距离的增大而逐渐衰减。
4.结论
炸药在岩体内爆炸产生的应力波对岩体的破坏过程，在药包附近岩石中形成冲击波，随着冲击波的向外传播，应力幅值不断衰减，波速不断降低，演变为应力波，应力波的进一步传播、衰减，又演变成地震波。
冲击波、应力波、地震波在传播过程中遵循相同的指数规律衰减，只是衰减指数不同。
通过实测数据进行整理，得出爆炸产生的应力波在岩石模型内部随着岩石半径的增大而逐渐呈衰减规律【6】。
参考文献：
[1]张继春，彭琼芳.岩体爆破地震波衰减规律的现场试验与分析[J].辽宁工程
技术大学学报（自然科学版），2001，20（4）；399～401
[2]宋守志.固体介质中的应力波[M].北京,煤炭工业出版社,1989
[3]王礼立.应力波基础[M].国防工业出版社，1992
[4]王汉鹏.新型地质力学模型试验相似材料的研制[J],岩石力学与工程学报.2006.6
[5]刘汉承，于卫等.岩石爆破中瞬态应变测试[J],中国力学学会工程爆破专业委员会编，工程爆破文集（第四辑）.北京:冶金工业出版社，1993.
[6]宗琦.爆炸应力波作用造成的岩石破裂区[J].第四届全国岩石动力学学术会议论文集.成都,1994.71～74.。