【摘 要】
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钻爆法广泛应用于金属矿山开采、隧道掘进等岩石工程,柱状装药爆破因其效率高被普遍使用,研究柱状装药爆破下岩石的动态破裂行为对岩石工程爆破设计具有指导意义。然而由于岩石爆破超动态破裂过程中应变演化和裂纹扩展过程观测难度大,又因炸药自身危险性使用受到严格管控,室内精细实验无法进行,因此,对爆破过程中研究多采用数值模拟方法,物理实验方法较少。本文利用金属丝电爆炸技术来模拟柱状装药爆破,对爆炸载荷作用下水泥
【基金项目】
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国家重点研发计划项目:2017YFC0602902；
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钻爆法广泛应用于金属矿山开采、隧道掘进等岩石工程,柱状装药爆破因其效率高被普遍使用,研究柱状装药爆破下岩石的动态破裂行为对岩石工程爆破设计具有指导意义。然而由于岩石爆破超动态破裂过程中应变演化和裂纹扩展过程观测难度大,又因炸药自身危险性使用受到严格管控,室内精细实验无法进行,因此,对爆破过程中研究多采用数值模拟方法,物理实验方法较少。本文利用金属丝电爆炸技术来模拟柱状装药爆破,对爆炸载荷作用下水泥砂浆试件的应变场演化和破裂过程、爆坑尺寸和破碎块度分布等问题进行了实验研究。论文的主要内容如下:（1）首先设计了金属直丝平行近临空面的爆破方案,预制了水泥砂浆实验模型试件,开展了近临空面柱状药包电爆破实验。结果表明该方法安全可靠,能够模拟柱状药包爆破。（2）利用上述电爆破方法研究了爆炸能量对爆破效果影响实验。使用超高速相机观测爆破过程中试件表面的动态破裂过程,结合数字散斑技术研究应变场演化,还定量分析爆破破裂区尺寸随充电电压的变化规律,并结合R-R分布详细分析了破碎块度分布特征。（3）开展不同抵抗线下的砂浆试件的爆破实验。联合超高速相机和数字散斑技术研究试件表面的裂纹扩展行为及应变场的演化,讨论了抵抗线对爆破漏斗的体积、长短轴、周长等参数的影响,分析了不同抵抗线下破碎块度分布规律。（4）开展了单轴压缩条件下砂浆试件爆破实验,初步探讨了单轴静压作用下砂浆试件表面的动态破裂行为、以及静应力对爆坑尺寸和块度分布的影响。本文研究成果为工程爆破设计提供理论支撑,为室内爆破研究提供一种实验手段。
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