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爆破作用下岩体软弱夹层运动规律的研究
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摘要
本文以高速摄影为主要测量手段,通过含软弱夹层的顺层露天台阶爆破的水泥砂浆模型实验,探索出利用高速相机拍摄爆炸作用下夹层土运动过程的较理想方法。为研究含层间充填土岩体爆破机理及其层裂效应提供了有效的实验手段。
     对现场爆破情况分析知,顺层台阶爆破的抵抗线、炮孔装药量、软弱夹层含水率是影响边坡稳定性的主要因素。在上述三个因素条件下分别进行顺层台阶爆破模型试验,得出其影响规律:层间充填土运动速度随炮孔中心距的变化曲线呈幂函数关系衰减;距炮孔相同位置的运动速度值随着药量、含水率、抵抗线的增加而增加。
     夹层土运动形成空腔后,对夹层密度测试与分析:由于空腔壁面在爆炸作用下出现众多密集小裂纹,因此腔壁近区密度不是最大,随距离增加,裂缝消失密度达到最大,距炮孔22~27倍孔径处密度最大,然后密度逐渐减小,直到原始状态。
     作为对试验的验证和补充,采用LS-DYNA3D对爆破作用下夹层的运动过程进行了模拟,分析夹层层面速度变化规律,爆轰气体对夹层的冲刷挤压作用和对岩体的竖向应力作用及其产生的层裂效应,并与高速摄影试验结果相比较,模拟分析与试验结果有较好的一致性。
     本文的研究结论为含软弱夹层的顺层边坡爆破设计和边坡稳定性分析提供依据。
In this paper, high-speed photography as the main measurement, we explore the method of motion law of interlayer fill soil under blasting by high-speed photography through the experiment of cement mortar model of the interlayer weak bedding bench blasting open. It provided an effective test method for the motion law of interlayer fill soil to study blasting mechanism and lamination effect.
     Resistance lines, hole charge, moisture content of interlayer are the main factors to effect the slope stability in blasting of layered rock masses by analyzing site blasting. Through the test on the motion of interlayer fill soil of rock mass under the action of blasting it concluded that curves of the speed versus the distance of hole center is decayed like power function. The speed on the same location increases with increasing hole charge, resistance line, moisture content.
     The cavity of intercalation is formed by the motion of intercalation, the density measurement is carried on and the result shows that: because of the action of explosive gas, there is large number of intensive small crack on the cavity wall. so the density near the cavity district is not the biggest, with the distance increased, the cracks disappear density reaches the maximum, then the density decreases gradually, until the original status, away from the hole 22 ~ 27 times radius the density reaches the maximum.
     To validate and complement tests, numerical simulations of the motion of interlayer fill soil of rock under action of blasting conducted by using the dynamic finite element software LS-DYNA3D. The results of numerical simulation were in good agreement with the test results compare to experimental results.
     The results provide a basis for the design of blasting in bedding rock slope with weak intercalation and slope stability analysis.
引文
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