巖石動態(tài)損傷防護試驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、本文利用霍普金森桿和一級輕氣炮試驗研究了保護層材料（PVC—U板）對巖石動態(tài)損傷的防護作用，進而為降低控制爆破對圍巖的損傷作用提供理論依據(jù)。 首先利用桿徑為100mm的霍普金森實驗裝置對Ф90mm×45mm的大理石試件進行了有、無保護層的沖擊試驗（有保護層指的是在試件的沖擊端面粘貼一定厚度的PVC—U板）。試驗結果表明：無保護層的試件比有保護層的破壞嚴重。當保護層從0mm增加到6．24mm時，透射波應變峰值與入射波應變峰值的比值

2、從51．36％下降到37．25％；試件的應力峰值從68．3MPa下降到48．1MPa；試件的透射應力峰值與入射應力峰值的比值從61．08％下降到40％：并且加有保護層后，試件上升沿時間有所延長。 再通過57mm口徑的一級輕氣炮實驗裝置對Ф60mm×60mm和Ф60mm×15mm兩種尺寸的砂巖、花崗巖和大理石分別進行了有、無保護層的沖擊試驗。試驗獲取了不同沖擊速度下巖石沖擊面上的壓力時程曲線。壓力結果表明：加有4mm的保護層后，砂

3、巖、花崗巖、大理石的壓力峰值相對無保護層時下降了67．7％、37％和64．5％，在大理石試件的沖擊試驗中，當保護層厚度從0mm增加到4mm，壓力峰值從1．49GPa下降到0．53GPa。利用RSM—SY5型聲波測試儀測試了部分試件沖擊前后的聲速，通過沖擊前后的聲速降低率衡量巖石的損傷度，結采顯示，加有4mm的保護層后，砂巖、花崗巖、大理石的損傷度相對于無保護層時分別降低了14．8％、48．2％和21．1％。 作為對試驗的驗證和補

4、充，采用LS—DYNA3D有限元軟件對有、無保護層的巖石試件沖擊過程進行了數(shù)值模擬。結果表明，試件沖擊面的壓力峰值從無保護層時的1．03GPa下降到有保護層時的0．44GPa，其降低率為57％。并將數(shù)值模擬結果和試驗結果進行了對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬與試驗有較好的一致性。 根據(jù)保護層材料對巖石損傷的防護作用原理，簡要介紹了護壁爆破技術及其在礦山爆破中的應用。 本文的研究結論對工程控制爆破技術和巖土工程安全防護等課題的研究有一定