menu:topRightMenu

软弱层带爆炸注浆理论与实践

软弱层带爆炸注浆机理及其应用
软弱层带爆炸注浆理论与实践
作者:徐颖 等(著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-02158-9
定价:20.00元
版本:1
装帧:平装
出版年月:200802
丛书名称:新世纪博士专著丛书

图书简介:

  本书利用分形理论和 Monte\|Carlo 法,研究了软弱层带的工程特性。利用爆轰动力学、岩石断裂力学、损伤力学理论、实验室模型试验以及数值模拟方法,研究了爆炸荷载作用下软弱层带岩体内应力场、应变场及位移场、裂隙区半径和对应力波损伤作用下的爆生裂纹扩展规律,并采用地震波 CT 成像和电法 CT 成像技术,对深孔爆破后岩体内不同装药结构和不同装药量时的裂隙发育形态和空间展布进行观测。为探讨软弱层带控制爆破破碎的效果,通过现场工程实例并结合数值模拟方法进行研究。
  本书主要供地下工程、岩土工程、隧道工程和工程爆破的科研、设计、施工及管理人员使用,也可供煤炭、冶金、水利、交通、建材等领域从事爆破工程和岩土加固领域的工程技术人员和有关高校师生参考。

前言:

  软弱层带爆炸注浆加固技术有着广泛的工程应用背景和很高的学术价值,本书主要针对影响软弱层带注浆加固范围和效果主要因素之一(裂隙)进行深入的研究,即采用特殊的控制爆破技术,使软弱层带内部产生一定数量、宽度、长度的裂隙,而对目前研究较为成熟的注浆理论研究较少。
  本书是作者及其课题组在近年来参加国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、安徽省高校创新团队支持计划以及教育部新世纪优秀人才支持计划项目所取得的研究成果的基础上撰写而成的。书中运用理论和现场试验相结合、本构模型与数值计算模拟相结合的方法,研究了爆炸荷载作用下软弱层带裂纹扩展规律,主要内容包括:
  (1)将影响爆破效果和力学性能的软弱层带分为软弱层面和软弱带,利用分形理论,研究了其工程特性和分形损伤参量的试验测定,并利用MonteCarlo法对现场软弱层带裂隙网络模型进行计算机模拟。
  (2) 利用爆轰动力学原理、岩石断裂力学和损伤力学理论,研究了爆生应力波作用下软弱层带内裂隙区半径的范围和对应力波损伤作用下的爆生裂纹扩展长度,利用 ADINA计算程序及实验室模型实验对岩体内应力波能量的数值进行分析探讨。并利用实验室模型实验和现场试验研究了刻槽断裂定向爆破、聚能射孔定向爆破等实验,建立了刻槽爆破时的脆性断裂爆破模型,研究刻槽炮孔裂缝扩展规律。研究结果表明:刻槽爆破形成的裂纹定向准确,裂隙扩展后壁面光滑平整,裂纹扩展长度较长;聚能射孔爆破形成的裂纹宽度较大,裂纹数目较少,扩展长度最长;而当采用普通装药结构时,不耦合系数Kd=167时,岩体内形成的爆破裂纹数目较少,裂纹扩展长度较大。
  (3) 为了解和验证软弱层带内部爆炸后裂隙的发育情况,采用地震波CT成像和电法CT成像技术,对现场石灰岩和泥岩进行深孔爆破后裂隙发育的观测,来查明不同装药结构和不同装药量时切面内的岩体裂隙发育形态和空间展布,结果发现,内部裂隙较为发育,能满足现场爆炸注浆的工程需要。
  (4)为了探讨软弱层带控制爆破破碎的效果,利用ANSYS/LSDYNA应用程序,对不同力学性能、不同厚度的软弱层带进行爆破过程的计算机数值模拟,研究软弱层带不同时刻的应力场、应变场及位移场,为实现软弱层带爆炸注浆参数优化提供了理论依据。
  (5)结合现场工程实例,探讨了数值模拟与现场爆炸注浆相结合的重要性。
  全书内容共9章,第1章介绍了注浆加固理论的国内外研究现状及其发展,软弱层带爆炸荷载作用下裂隙扩展机理和研究现状,介绍了爆炸荷载作用下软弱层带裂纹增强扩展的应用研究。第2章提出了软弱层带的工程定义,介绍了岩体结构分布的损伤模型及分形损伤参量的计算方法,并利用MonteCarlo方法对软弱层带岩体的裂隙进行了模拟。第3章介绍了爆炸应力波通过软弱层带的破岩特征及其能量分布。第4章论述了锚注支护和爆炸注浆复合支护机理,介绍了现场爆炸注浆加固的工程应用实例及取得的效果。第5章利用ANSYS/LSDYNA计算软件,分析研究了爆炸荷载作用下应力波通过软弱层带时应力、应变的变化规律,为软弱层带的爆破参数优化提供了依据。第6章介绍了利用地震波CT成像和电法CT成像技术原理,并对爆炸荷载作用前后地面和深井围岩体内裂隙的空间分布进行了观测。第7章利用爆轰动力学和脆性断裂原理分别对不耦合装药结构、刻槽炮孔装药结构进行了理论及实验研究,探讨了两种不同装药结构下的裂纹扩展规律。第8章介绍了利用聚能射孔爆破机理及注浆加固施工中的工程应用。第9章介绍了爆炸注浆加固围岩的有关结论及展望。
  本书在撰写过程中,参考了许多与岩土加固方面相关的著作,参考了许多科技期刊相关方面的学术论文,参考了许多互联网上刊载的相关论文。作者对给予本书写作以启迪、参考、支撑的相关文献资料的作者表示衷心的感谢!对辛勤耕耘在爆炸力学和岩土工程科技领域的学者、专家表示由衷的钦佩和谢意!没有众多科学家和学者的艰辛劳动,就没有本书存在的基础。对于所参考的学术论文和网载文章,由于数量众多,因而在此不再一一注明,敬请广大作者理解和谅解。参加本书撰写的有傅菊根(第2章),宗琦(第3章),刘永胜(第5章、第7章),徐颖撰写其余部分内容,并且负责修改和整理各章内容及全书统稿工作。中国科学技术大学沈兆武教授对本书的撰写给予了无私的指导。周胜兵、丁光亚、贾虎、庄新炉、罗云滚、胡鸿雁、熊楚明、秦卫生等研究生给予了许多帮助;现场测试得到了刘盛东教授、王华硕士、绥海滨硕士的悉心指导和热情支持;此外,项向荣、秦莎莎、倪君统、陈三定、汪海波、常瑞等同志为书稿的整理录入、校对付出了辛苦的劳动,在此一并表示深切的感谢。
  岩土工程施工技术发展速度很快,知识内容日益更新,应用对象愈加丰富。然而限于作者的水平,在撰写过程中参阅的资料有限,书中可能存在许多不妥和不足,甚至错误之处,欢迎有关专家、学者和广大读者批评指正。

徐颖
2007年9月

目录:

前言

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 注浆加固理论的国内外研究现状及发展
1.3 软弱层带爆炸荷载作用下裂隙扩展机理研究现状
1.4 爆炸荷载作用下软弱层带裂纹增强扩展的应用研究
1.5 本书的主要研究内容

第2章 软弱层带工程特征分析
2.1 软弱层带的自然特征
2.2 软弱面的工程分类及特征分析
2.3 软弱带分级及工程特性
2.4 软弱岩体的分形特征及分形损伤参量
2.5 软弱层带裂隙网络模型的Monte-Carlo模拟
2.6 本章小结

第3章 爆炸应力波通过软弱层带的破岩特征及其能量分布研究
3.1 冲击波作用形成的粉碎区
3.2 裂隙区的应力及应力波作用下破坏区
3.3 计及应力波损伤作用下的爆炸裂纹传播
3.4 应力波能量随最小抵抗变化规律
3.5 本章小结

第4章 爆炸注浆机理研究及工程应用
4.1 锚注支护加固作用原理分析
4.2 爆炸注浆复合支护机理分析
4.3 谢桥煤矿-720m西翼轨道石门爆炸注浆复合支护工程实践
4.4 围岩加固效果检测
4.5 超深孔爆炸压裂注浆加固破碎带技术
4.6 本章小结

第5章 软弱层带爆破破碎的数值模拟
5.1 非线性动力学有限元分析ANSYS/LS\|DYNA程序算法原理
5.2 材料模型及状态方程
5.3 计算模型
5.4 计算结果与分析
5.5 本章小结

第6章 爆炸荷载作用下裂隙岩体内裂纹扩展规律的实验研究
6.1 测试原理
6.2 裂隙岩体内裂纹扩展范围的实验测试
6.3 谢桥矿-720m石门围岩深部松动爆破电法CT测试
6.4 本章小结

第7章 爆破裂纹扩展控制的试验研究
7.1 装药不耦合系数对爆破裂纹控制的试验研究
7.2 爆炸荷载作用下刻槽炮孔动态裂纹扩展规律
7.3 本章小结

第8章 地下深孔聚能射孔注浆技术及应用研究
8.1 聚能装药穿孔爆破作用机理
8.2 射孔弹及高能气体压裂技术
8.3 爆炸成形弹丸(EFP)及其射孔机理
8.4 工程应用实例
8.5 本章小结

第9章 成果与应用前景
9.1 主要成果总结
9.2 问题和展望



Copyright 2011 中国科学技术大学出版社
合肥市金寨路96号