巖體爆破裂紋擴展速度實驗研究

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1、2000年6月巖體爆破裂紋擴展速度實驗研究張志呈·1·X巖體爆破裂紋擴展速度實驗研究張志呈西南工學院(四川,621002)[摘要]爆破過程中,介質的破裂是由裂紋發(fā)展的過程決定的。因此,研究裂紋擴展規(guī)律必須研究擴展速度,對探討巖石斷裂控制爆破機理,具有重要意義。文章介紹了巖石的斷裂現(xiàn)象、裂紋擴展速度的變化過程、斷裂速度的理論計算方法以及一些實驗結果與影響裂紋擴展的因素。[關鍵詞]斷裂控制擴展規(guī)律斷裂現(xiàn)象[分類號]TD235.371O39AnExperimentalStudyofCrackExpansionSpeedinRockBlas

2、tingZhangZhichengSouthwestInstituteofEngineering(Sichuan,621002)[ABSTRACT]Intherockblasting,theruptureofthemediumisdependentontheprogressofcrackexpansion.Therefore,thestudyoftheruptureexpansionspeedisveryimportantforthestudyofruptureexpansionmechanismanditisofgreatsign

3、ificanceinthecontrolledblastingofrock.Therupturephenomenonofrock,thetransfomationofruptureexpansionspeedandthetheoreticalcalculationofexpansionspeedareheregiven.Thetestdataandtheinfluencefactorsarealsodiscussedindetails.[KEYWORDS]rupturecontral,principleofexpansion,rup

4、turephenomenon巖體(或固體材料)內裂紋的發(fā)生和擴現(xiàn)象的含義為:展,意味著材料狀態(tài)的改變,是能量由一種形(1)在應力波與介質中的天然裂紋相互態(tài)向另一種形態(tài)的轉變。裂紋的擴展雖不能作用時,如果裂紋尖端的應力強度因子KI達說明是巖石破裂的所有形式,但無疑是一般到材料抵抗動態(tài)斷裂韌性指標——斷裂韌破壞的基本過程。度KId,巖石就失穩(wěn)產(chǎn)生新的裂紋。研究斷裂控制爆破,須了解爆破時巖石(2)當KI

5、分岔韌性KIb,是巖體爆破、裂紋擴展規(guī)律重要內容之一。裂隙會發(fā)生分岔。1爆破動荷載作用下巖石斷裂現(xiàn)象和裂紋從巖石裂紋擴展可知,當一階段荷載施擴展速度的變化過程加于裂紋表面裂紋尖端的應力強度因子并不1.1動荷載作用下巖石的斷裂現(xiàn)象是立即上升到與固體材料的臨界應力相對應我們知道,巖石介質是由晶體或不定型的值,而是從零開始逐漸增加,首先達到靜態(tài)體通過粘連接物接起來的,通常含有空隙與應力強度因子,然后繼續(xù)上升,直到達到動態(tài)裂紋,在爆炸等動荷載作用下,將發(fā)生擴展、應力強度因子。在這一過程中,裂紋經(jīng)歷了起分岔、合并等現(xiàn)象,從斷裂力學的觀點看三種

6、動、非穩(wěn)定擴展等階段,這個過程與靜力過X四川省科委資助項目。?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·2·爆破器材ExplosiveMaterials第29卷第3期程,在時間上差幾個數(shù)量級,在高加載速率究,爆炸波的高速沖擊(或應力波高速傳遞)下,這段時間可能只有幾微秒至幾十微秒。作用首先作用于孔壁巖石產(chǎn)生初期(孔壁周大量實驗證明,巖石的斷裂破壞效果與邊)徑向裂紋。通過分析計算炮孔周邊徑向裂

7、作用力大小、荷載作用時間的長短、變形速度紋尖端的應力強度因子,認為爆生氣體驅動的急緩有關。的裂紋擴展可分為穩(wěn)定擴展和非穩(wěn)定擴展兩[2]1.2裂紋擴展速度的變化過程個階段,而非穩(wěn)定擴展階段實際是裂紋的按照格里菲斯(Griffith)的脆性破壞理間斷擴展過程。裂紋的穩(wěn)定擴展速度由論,當物體裂紋尖端附近的應力強度因子KIGriffith理論確定,而非穩(wěn)定擴展階段其平均達到臨界值KIC時,裂紋才開始擴展。但是有擴展速度取決于爆生氣體在裂紋中的膨脹流人發(fā)現(xiàn),不少的脆性材料KI

8、特(Mott)對裂紋擴展速度的研究開始擴展,有人把裂紋擴展速度歸納為:亞臨界、臨界、穩(wěn)定擴展等三個變化過程如圖莫特的研究認為,當加載到格里菲斯極1,其含意:限狀態(tài)時,作了裂紋擴展速度和物體內的音亞臨界狀態(tài)——KI