炮孔轴向爆炸应力场变化的动光弹研究.pdf

， ． 铝 炮孔轴向爆炸应力场变化的动光弹研究 拣 科 技 大 学 堡 钦 贡， 7 r．／ ／ I C 摘要 】 WD Z Z l 型动光弹仪，记录了在芈无限扳中单孔轴向 孔口 起瀑生过程的应力被 条纹．对应力弱进行了定性帮半定量处理 机理提世了参考。 关键 词动光 弹爆炸 -__ 一 ～ 得出了直力场变化的基本趣律．为进一步研究岩石爆炸砖碎 轴 向压力 场 1 前 言 人们在研究炸药爆炸破碎岩石机理时， 往 往过多地注意炮孔 径 向爆炸应力场变化规 律的研究，而忽视了对轴向爆炸应力场的动 态分析 。对 于某 些采 矿中的爆 破技术 问题 ， 如露天矿爆破根底的治理，掘进掏槽眼型式 的优化等 ，除了对炮孔径向的爆炸应力场进 行分析外，则更应对炮孔在轴向方向的爆炸 过程 、应 力波传播等规 律有 进一步的理论研 究。 爆炸加载动光弹实验技术是研究固体介 质应力 波传 播和发展的一 种有 效手段。此方 法的主要特点是能够直观地、连续地观察应 力 波的产生 、扩展及相互作用 的动态过程 ， 从而 可 以剥动态过程 内任 意时刻的动态分布 作 出记录 。本文正是 利用这一特点 ，通 过记 录爆炸应力波条纹，分析应力波传播和发展 的规律，对应力场变化作出定性和半定量处 理 。为进一步 认识和研 究爆 炸破碎岩石机理 提供一些理论依 据。 2 实验原理 当平面偏振光垂直入 射平 面 应 力 模 型 时 ，由于模 型具有暂 时双折射 现象 ，光 波即 沿模型上射入点的应力主轴方向分解成两束 平面偏振光。这两束平面偏振光在模型内部 的传播速度不同，故通过模型后就产生光程 差△ ，实验证 明及 推导 可知模型 上任 一点的 缘教 膛 主应力与光程差有下列关系 △ c h 口l 一口 2 1 式 中△一光程 差，m c 一 模型材料应力光 学系 数 b 一材 料厚度 ，1 1 1 o l ，a 2 一主 应力 ，MP a 。 即模型板的厚度一定时，任意一点上的 光程差与该点 的主 应力差成正 比。 对于动光弹 1式可转变为 2 2 N 应力光学 条纹 级数 ，级 f d 材料动态 条纹值 ，N／ m 条 f 剪应力 ，MP a 。 由此可见，条纹级数的判读至关重要， 确定了条纹级数，就可以求出爆炸应力场中 各点主 应力差 最 大剪应力的应力值 。 3 实验技术及设计 动光 弹实验系统 主要包 括 1动 态 光弹性 仪} 2 同步控制系统J 3 起 爆方式， 4 爆炸加载和防护。其主要动 态技术性 能如下 一 次照相 幅数 I 6 幅 幅率 2 ． 5 ～8 O 万 幅／ s 同步 误差 T 3 f Al 。所 以，在 孔 口起 爆情况 下 ， 爆轰波传播 的过程 中， 同一 时刻， 在垂直 于孔方向的不 同距 离的横截 而上，中 间横截面的剪应力蜂值大于上下横截而的蓟 应力 峰值 。 图4 为 t 5 0 s ， t 6 0 } L s 时A 2 一A 2 横 截 面 j t ． 吼 圈4同一横截面上不同时刻的N T ～R曲线 上应力条纹及最 大剪应力分布 曲线。从 图中 可 以明显看 出 ， 对于 同一个截 面上t 5 0 ． s 时 f l 1 3 ． I MP a j t 6 O s 时f 2 I 1 ． 8 MP a ，说明入射P波随时间的延长 已开始 衰 减 ，而 且继 续 向孔底传 播。 从上面的分析可以看到孔口起爆时， 在孔口附近，由于入射波较弱，反射应力波 的 强度 相应 也较弱，剪应力极大值 的位置 随 时闭变化 向右上 方 孔底 移动 ，应力值逐 渐降低}在孔底部位 ，由于应力波的不 断叠 加，使应力场不断 得到加强 ，爆炸能 量相 对 集 中。 5 结束语 1 孔 口起爆情况 下，最大剪 直力随 R由大变小时 呈 “ 上升一极大一下降一极小 炮孔撞向爆炸直 】 丁 场变化的动光弹研究朱卫东 邮犏1 0 0 0 8 3 一 2 7 一 一 ／ ．＼ 隋 ＼ ，＼ 百 ，＼ 而 级 _I中 H n 加 8 6 4 2 0 ～ 维普资讯 冬瓜山矿区原岩应力场的初步研究 北京有色冶金 设计 研究总院 乔春生 田 治友 多， ／ ／ ， ＼ 一～ 【 摘要 1 奉文讨论在奇瓜山矿区 进行原岩盅力墒初步研究的方法髓结果．主要在括矿区构造应力场 分析 原岩直力现场实测噩豆域碌岩应力琦豆演计算等． ． 关 键 词 墨 、 坦 粤 塑尽 鎏 盐 茎之 1引 言 冬瓜山铜矿床 埋 深 为8 O 0 l O 0 0 m，规 模太，储量丰富，是 国内目前最深的金属矿 床。开发如此深 的大 型矿床首先将遇到 地压 问题，而地 压是 地应力 的外部 表现形 式，因 而 对原岩 应力场 的研究十 分必要 。 开 挖前作 用 于岩 体 的原岩 应力与岩体 自 重、构造运动、岩浆侵入、地下水和地温等 有 关，它随 时间、空 间的变化 而变化 。过去 人们仅按上覆岩层的白重来估算原岩应力场 的分布，因没有考虑构造应力场，所以与多 数地质情况不符。几十年来人们花费了大量 精力研究开发应力测量的设备和方法，并获 得了大量实测结果。霍克和布朗对这些实测 结果进行 了认真 总结，得 出了在 地表浅层地 应 力分布的一般规律， 即除沉积区外，地壳 上部处处存在构造应力且具有 强 烈 的方向 性，水平应力一般大于垂直应力，三个主应 力均随深度的增加而增加，但增 加 速 度 因 地而异。这和传统的认识有着根本的区别。 对地应力分布规律的再认识使人们越来越重 视应力测量方法的研究，其中以应力解除法 和水 压致裂法最具代 表性 。 2构造应力场 冬 瓜山铜 矿位于锕陵市 以东7 ． 5 k m处， 所 处大地构造位置为淮 阳山字 型构造前 弧东 翼 、扬子准地 台东 北部下 扬子 台 坳 繁 昌一 贵 池凹断褶束的东部。从大区域看，主应力方 向为北东～南西 向。 就铜陵地区而言，如 图l 所 示，是不同 构造体系的复合交接部位，由于多期不同性 质的构造运动，使得区内长江两岸古生代与 新生代 的地层构 成一 系列 的线 状褶皱和断裂 带 。西 北临下扬 予破 碎带，为一 巨大 的北东 向挤压破碎带，北临铜凌～南凌深断裂，该 断裂也为一条近东西向的纬向构造，属压性 一 上升”的变化 规律 }剪应 力极大值的位置 随时间变化 由孔 口向孔底移动，应力值逐 渐 降低，爆炸 能量 最后集 中于孔底部位 。 2若采 用孔底起爆 ，爆炸应 力波如 何传播，应力场如何变化可采用相同的办法 进行分析和研 究。 3 因模 型爆 破试验难度较大 ，本 次 实验只是在 简化 了的 条件下做了一些探索 ， 所得结论也是初 步的，尽管如此 ，它对研 究 露 天矿爆破根底 治理 等问题具有一定的参考 价值。 4本动光弹实验本身存在无法分离 任 意情 况下平面 中的 主应 力的缺点，对太部 分爆破问题只能做定性分析，若想要得到满 足 的全 场应力条纹和全 场的应力 场 变 化 结 果 ，应 采用更加先进 的实验设备 自分 幅 全 息动光弹 。 参考文献 略 一 0 8 一 有色矿山 l 9 q 6 ． 3 维普资讯