水下爆炸冲击波作用下岩石裂纹发展机理的实验研究

水下爆炸冲击波作用下岩石裂纹发展机理的实验研究

水下爆破技术出现至今已经有了百余年的历史,在进入21世纪

后更是爆破领域的重要分支之一。近年来伴随着我国经济的不断发展,水下爆破工程的施工规模越来越大,施工环境越来越复杂,而岩石材

料也是水下爆破实际施工与理论研究的重要对象。相比于陆地岩石爆破破碎机理,由于水介质的存在,水下爆破冲击波作用时间更长、应力峰值更高,这也使得水下爆破冲击波对岩石的损伤破坏作用更强,人

们至今对水下爆破岩石破碎机理仍然缺乏一个清晰有效的认识。而研究水下爆破岩石破碎机理的重要问题也是难点之一就是了解其内部

裂纹在爆破载荷作用下的扩展问题。因此本文将针对水下爆破岩石内部裂纹的扩展情况进行研究。通过理论分析,得到试样裂纹的基本破坏形式。采用实验的方法,改变药包到试样的距离,观察不同爆炸距离下试样的损伤破坏效果。为了更加清晰直观的观测内部裂纹的扩展,引入无损检测中的CT扫描技术,对爆后的实验试样进行扫描,获得试样爆后的不同截面的图像资料,可以更好的观察内部裂纹在爆炸载荷作用下的扩展。同时结合超声波损伤检测技术,对岩石的损伤破坏效果进行测量,通过损伤值评价其破坏程度。采用ANSYS/LS-DYNA动力分析软件对实验条件下的模型进行数值模拟分析,得到不同爆炸距离下传播到试样表明的冲击波压力峰值,与经验公式计算压力峰值对比发现数值接近,变化规律一致,模拟结果与试验结果一致,说明数值模拟结果可靠,可以对实验进行补充验证。