裂隙岩体的爆破理论

第三章裂隙岩体的爆破理论
第一节
岩体破坏的主要因素一. 岩石、岩体、结构面和结构体
岩石:由一种或几种矿物在地质作用下,按一定规律聚集成的自然体。岩体:经受地质作用的地质体。
结构面:通常把岩体内开裂和易于开裂的地质面统称为结构面。结构体:含有结构面的岩体。
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧风化裂隙卸载裂隙次生结构面劈理节理
断层褶皱构造结构面变质结构面火成结构面沉积结构面原生结构面岩体结构面
二. 岩体破碎的主要因素:
爆炸产生的应力波在传播过程中与岩体结构面相遇,使原有裂隙扩大或产生新的裂隙,形成裂隙网,岩石发生破碎,即应力波与结构面的相互作用是岩体破碎的主要因素。
1. 试验研究:
美国马里兰大学等采用高速摄影和动光弹相结合的方法,进行了一系列室内和现场试验。
1)微小裂隙模型的破裂:
室内用Homalite-100型塑胶(具有较大的脆性,易于模拟脆性岩石),采用双条纹材料制作,利用动光弹可清晰地显示应力波与裂隙在破碎过程中的相互作用。在板的不同位置和方向上都作了人造裂隙,实验结果有四点发现。
A 在无裂隙模型上,爆炸后,由于径向压应力的作用,孔壁上发生压碎现象。当P波自孔壁向外传播,在切向拉应力的作用下,产生径向裂隙;
B 应力波从自由面反射,并与向外扩展的径向裂隙相互作用,引起裂隙的分岔,直到裂隙扩展终止;
C 裂隙的产生和扩展完全是各种应力波相互作用的结果。
D 向外传播的径向裂隙,在反射波的作用下产生“栅栏分枝”,形成
集的环状裂隙网,使岩石得以全面破碎。与无裂隙模型相比,微小裂隙模型的块度要小得多。
2)岩石板模型的破裂:
用300×300×50mm的花岗岩板
A 若P波自炮孔到达自由面所需时间为t,只有当2t时在自由面处见到新裂隙出现。说明P波在裂隙岩体中的传播速度大大减慢;
B 原有裂隙可以形成新的裂隙源,新的裂隙在原有裂隙的基础上产生和发展;
C 岩块从主岩体上分离以后仍然继续破碎,这与塑胶板模型上分离的碎片上观察到的由截留应力波造成的裂隙继续传播的情况类似。
D 经计算径向裂隙从孔壁扩展到自由面以前,自由面处的裂隙已经形成,说明自由面处的裂隙是在拉伸波作用下产生的。
E 经过一段时间后,爆炸气体才通过裂隙外逸。这表明在自由面所观察到的裂隙不是气体增压所致,气体只起延长整个破碎过程作用。3)生产台阶试验:在露天矿花岗岩中进行,采用筛分和照相法评价爆破效果。结果证实应力波通过岩石结构面时的相互作用是岩石破碎的主因,证实了整个初始破裂是应力波作用的结果。
三.裂隙岩体的爆破破碎规律概括:
1.裂隙岩体的破碎主要是应力波作用的结果,使岩石在自由面上产生片落,且通过原有裂隙激发新的裂隙,或促进原裂隙进一步扩大;
2.与均匀介质比,爆炸气体膨胀压对岩石破碎作用小,只有当破碎成块后,促使岩块分离;
3.应力波在裂隙之间传播的扰动将会产生新的破裂,破碎过程是:原有裂隙的触发裂隙生长裂隙贯通破裂(碎)
4.由于裂隙的发展速度有限,载荷的速率对裂隙的形成有很大作用。缓慢载荷利于贯通和较长裂隙,高应变率载荷抑制了裂隙贯通,只产生短裂隙;
5.虽然应力波在裂隙岩体破碎过程中作用非常重要,但爆炸气体作用也不可低估,它是岩石破碎、分离的又一动因。

本文发布于:2024-09-20 12:41:08,感谢您对本站的认可!

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