高地應力下硬岩爆破破裂行為機理研究

《高地應力下硬岩爆破破裂行為機理研究》是依託華南理工大學，由徐國元擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高地應力下硬岩爆破破裂行為機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐國元
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

在能量、時間與頻率、以及質量範疇內，把高地應力下硬岩爆破破裂行為的基礎問題，抽象為爆炸載入與高地應力共同作用，致使硬岩產生破裂回響的動靜組合能量守恆系統。主要研究：高地應力作用對硬岩中爆炸應力波傳播產生影響的規律；不同應力狀態下硬岩選擇性吸收應力波能量的頻譜分量，與地應力作用對爆生裂隙的發育與擴展等破裂行為產生傾向性影響之間，存在的內在聯繫；高地應力卸荷對破裂行為產生影響的機理；進行不同地應力作用下，2-D與3-D物理模型對比破裂實驗，從方法學的角度揭示應力波與地應力作用，對硬岩破裂(碎)結果產生影響的機制；最後，根據硬岩消耗的能量與其損傷、破裂或破碎程度之間，存在的對應關係，基於斷裂力學理論和能量守恆原理，探索高地應力下硬岩爆破破裂行為機理。本研究對於提高硬岩地下工程建設質量，控制工程建設與運營風險，滿足國民經濟持續發展對礦產資源、水電及交通地下工程的需求，具有理論和現實意義。

結題摘要

在地下工程及深井採礦等工程領域，高地應力對硬岩爆破破裂行為產生影響。本項目研究高應力硬岩爆破破裂行為的機理。通過20MN雙向反力架，對混凝土模型(長60cm×寬60cm×高15cm)側面施加靜荷載(Px，Py)，模擬高地應力作用；採用水中放電爆炸(UDE)載入技術，在模型中央圓孔中施加衝擊荷載；利用模型中安裝的應變式感測器和壓力感測器，測定了靜荷載與衝擊載入共同作用產生的徑向應力波。用數值模擬方法，研究了靜荷載的變化，與圓孔周圍靜應力場差異性分布狀態之間存在的關係。分析了靜應力場差異分布狀態和載入水平的變化，對應力波參數產生影響的趨勢。根據能量守恆原理，分析了模型產生傾向性破損力學行為，與靜應力場差異性分布以及衝擊載入能級之間存在的內在聯繫，初步揭示了高地應力下硬岩爆破破裂行為的機理。本研究有利提高人們對複雜載入條件岩石破裂行為機理的認識水平，有利於提高硬岩地下工程建設質量，控制工程建設與運營風險，滿足國民經濟持續發展對礦產資源、水電及交通地下工程的需求，具有理論和現實意義。