第1章 绪论 1
1.1定向断裂爆破技术分类 2
1.2定向断裂控制爆破技术研究现状 3
1.2.1切槽孔定向断裂爆破 3
1.2.2聚能药包定向断裂爆破 4
1.2.3切缝药包定向断裂爆破 6
1.3定向断裂爆破技术的发展趋势 8
第2章 切缝药包爆破基本原理 10
2.1炸药爆炸及其破岩理论 10
2.1.1炸药爆炸的基本特征 10
2.1.2爆轰波传播的基本理论 12
2.1.3爆破作用下岩石破坏理论 14
2.2切缝药包爆破理论 19
2.2.1炸药起爆至初始冲击波阶段 20
2.2.2初始裂纹形成阶段 22
2.2.3裂纹扩展阶段 24
第3章 切缝药包爆轰波动态演化机理 26
3.1切缝药包爆轰波动高速纹影实验 26
3.1.1高速纹影测试原理 26
3.1.2切缝药包爆轰波动实验系统 30
3.2高速纹影实验结果与分析 31
3.2.1双缝／耦合药包爆轰过程 31
3.2.2双缝／不耦合药包爆轰过程 35
3.2.3单缝／耦合药包爆轰过程 37
3.2.4单缝／不耦合药包爆轰过程 40
3.3切缝药包爆轰波动数值模拟 41
3.3.1数值计算方法简介 41
3.3.2数值计算模型 48
3.3.3自由场爆炸波的传播 49
3.3.4不耦合装药爆轰波动模拟 53
3.3.5切缝管材质对爆轰波动的影响 58
3.3.6装药密度对爆轰波动的影响 59
3.3.7 SPH法对爆生气体产物的追踪模拟 60
第4章 爆炸加载下切缝管的动力学响应 63
4.1爆炸动力学数值计算基础 63
4.1.1非线性动力有限元控制方程 63
4.1.2计算动力学程序 66
4.1.3材料的几种本构关系描述 69
4.2切缝管的动力学模拟 72
4.2.1爆炸后切缝管压力变化 72
4.2.2切缝管本构模型的影响 76
4.2.3炸药的爆速对切缝管结构的影响 79
4.2.4切缝管动力学响应分析 80
4.3切缝管强动载下唯象分析 81
第5章 切缝药包爆炸参量的时空分布规律 82
5.1炸药水下爆炸理论基础 82
5.2水下爆炸测试系统 85
5.2.1爆炸水池 85
5.2.2传感器固定装置的设计 86
5.2.3传感器标定 87
5.2.4爆炸波信号传输采集系统 90
5.2.5药包结构设计与制作 91
5.3切缝药包水下爆炸实验 92
5.3.1两点同步测试切缝药包爆炸波形 92
5.3.2切缝药包水下爆炸波动参数分析 93
5.4切缝药包爆炸波信号谱特征 96
5.4.1爆炸波信号处理方法简介 96
5.4.2切缝药包爆炸冲击波信号分析结果 97
5.4.3切缝药包气泡波信号分析结果 104
第6章 切缝药包爆破裂纹形成影响因素 105
6.1径向不耦合装药系数影响 105
6.1.1有限元模型 105
6.1.2初始裂纹形成过程模拟 106
6.1.3爆生气体尖端压力峰值 109
6.2切缝宽度影响因素 110
6.2.1数值计算模型 110
6.2.2初始裂纹形成模拟 111
6.2.3切缝处压力峰值 113
6.3轴向不耦合装药系数影响 116
6.3.1数值计算模型 116
6.3.2有效应力场分布模拟 117
6.3.3炮孔周围有效应力的衰减 123
6.4大孔径切缝药包爆破模拟 136
6.4.1孔径90mm切缝药包爆破模拟 136
6.4.2孔径250mm切缝药包爆破模拟 142
第7章 切缝药包爆破的应变及损伤规律 148
7.1模型试验测试系统 148
7.1.1超动态应变测试系统 148
7.1.2高速摄影测试系统 151
7.2模型试块的制作与静力学性能测试 152
7.2.1试块模型的制作 152
7.2.2标准混凝土模型静力学性能 153
7.3径向不耦合装药模型试验 155
7.3.1试验模型 156
7.3.2试验结果分析 157
7.4轴向不耦合装药模型试验 159
7.4.1轴向间隔装药爆破 159
7.4.2试验模型 162
7.4.3试验爆破结果 162
7.4.4应变测试结果分析 164
7.4.5高速摄影测试结果分析 171
7.5切缝药包爆破岩石损伤的超声测试 179
7.5.1岩体声波传播与岩体损伤的关系 179
7.5.2岩体特点对声波传播速度的影响 180
7.5.3岩体损伤判定标准 182
7.5.4切缝药包爆破水泥试块的超声测试试验 182
7.6切缝药包爆炸动、静作用分离试验 191
7.6.1试验模型 191
7.6.2试验方案 192
7.6.3超动态应变测试结果 193
7.6.4切缝药包爆破动、静作用对比 197
7.6.5普通装药爆破动、静作用对比 200
7.6.6应变波的时频分析 202
第8章 切缝药包爆破动态裂纹扩展规律 209
8.1试验系统及数据处理 209
8.1.1爆炸加载数字激光动焦散试验系统 209
8.1.2动态断裂参数确定 211
8.1.3试验误差分析 213
8.2单孔爆破有机玻璃板试验 215
8.2.1试验描述 215
8.2.2不耦合装药爆破 216
8.2.3爆生裂纹的动态断裂效应 218
8.3双孔爆破有机玻璃板试验 222
8.3.1试验描述 222
8.3.2试验结果及分析 223
8.4切槽对孔间裂纹贯穿的影响 228
8.4.1试验模型 228
8.4.2贯穿裂纹扩展路径对比 229
8.4.3贯穿裂纹扩展的动态行为 231
8.5切缝药包爆破三维有机玻璃砖试验 234
8.5.1试验模型 234
8.5.2玻璃砖爆破裂纹扩展 236
8.5.3裂纹速度、加速度及角度 238
第9章 切缝药包掏槽爆破 246
9.1切缝药包掏槽爆破理念 246
9.2双炮孔切缝药包爆破数值模拟 247
9.2.1有限元模型 247
9.2.2应力波传播过程 248
9.2.3切缝方向X应力 251
9.3切缝药包矩形掏槽爆破模拟 253
9.3.1有限元模型 253
9.3.2应力波传播过程 253
9.3.3切缝连线处有效应力 255
9.3.4裂纹形成过程 256
9.4切缝药包三角形掏槽爆破模拟 257
9.4.1有限元模型 257
9.4.2应力波传播过程 258
9.4.3切缝连线处有效应力 259
9.4.4裂纹形成过程 260
9.5切缝药包掏槽爆破应用 261
第10章 切缝药包定向断裂控制爆破工业应用 262
10.1煤矿井下岩石巷道光面爆破 262
10.1.1工程概况 262
10.1.2试验方案 264
10.1.3爆破近区围岩损伤演化规律 267
10.1.4爆破中远区围岩的累积损伤效应 273
10.1.5切缝药包控制围岩损伤的探讨 289
10.2青岛地铁隧道预裂爆破 290
10.2.1工程概况 290
10.2.2试验方案 291
10.2.3结果分析 293
10.2.4切缝药包在城市地铁中应用的探讨 303
10.3煤矿立井周边预裂爆破 303
10.3.1工程概况 303
10.3.2测试原理 305
10.3.3试验方法 307
10.3.4试验结果分析 309
10.4京沪高铁露天边坡预裂爆破 314
10.4.1工程概况 315
10.4.2试验方案 315
10.4.3边坡平整度比较分析 316
10.4.4岩石破碎块度比较分析 316
10.5德兴铜矿高陡边坡预裂爆破 317
10.5.1工程概况 317
10.5.2四孔爆破试验 317
10.5.3边坡整体开挖现场应用效果 318
10.5.4切缝管轴向间隔装药爆破降振试验 319
参考文献 322