岩石爆破损伤机理及对围岩损伤作用
作者：杨小林 著
出版时间： 2015年版
丛编项： 岩石力学与工程研究著作丛书
内容简介
在分析现有岩石爆破损伤模型和损伤断裂理论的基础上，将岩石爆破过程分为应力波的动作用和爆生气体的驱动及准静态作用二个不同机理的作用阶段。通过理论分析、实验室与现场试验、数值模拟等研究方法，探讨了岩石在爆炸载荷作用下的细观断裂机理及损伤演化规律，建立了岩石爆破损伤模型和岩石在爆生气体作用下的裂纹扩展及裂纹尖端损伤局部化模型，从而建立了岩石爆破损伤断裂的全过程理论。其次，通过对煤体的工程特性分级，建立了煤体的爆破损伤理论和裂纹扩展规律，探讨了含瓦斯煤体的爆破作用机理。最后，通过爆破对围岩的损伤作用机理和破坏过程的研究，分析了爆破对围岩损伤规律及影响程度，认为爆破对围岩的损伤作用体现在对岩石力学性能劣化和岩体完整性降低两方面。并通过工程实例，建立了隧道在不同开挖条件下的爆破振动危害判据和安全技术措施。
目录
《岩石力学与工程研究著作丛书》序 《岩石力学与工程研究著作丛书》编者的话 序 前言 第1章绪论 1.1工程爆破作用及其分区 1.1.1工程爆破作用分区 1.1.2不同爆破作用区域的损伤断裂机理 1.2掘进爆破的现状及进展 1.2.1掘进爆破的特点和适应条件 1.2.2掘进爆破的新进展 1.2.3爆破效果的评价 1.3岩体爆破损伤断裂理论进展 1.3.1岩石爆破理论模型 1.3.2岩石爆破损伤断裂机理 1.4开挖爆破对围岩的损伤作用 第2章岩体爆破损伤断裂机理 2.1岩石爆破损伤模型及损伤变量 2.1.1现有岩石爆破损伤模型及评述 2.1.2岩石损伤变量的定义及有效弹性模量 2.2岩石爆破损伤断裂过程和破坏准则 2.2.1岩石爆破损伤断裂过程 2.2.2岩石爆破损伤断裂准则 2.3爆炸冲击波作用下的岩体破坏作用 2.3.1孔壁岩石中的初始冲击波参数 2.3.2破碎区半径 2.3.3数值计算结果分析 2.4爆炸应力波作用下的岩体损伤模型 2.4.1基本假设 2.4.2基于Taylor方法的岩石爆破损伤模型 2.5爆生气体作用下的岩石裂纹扩展 2.5.1爆生气体作用下岩石内的应力场 2.5.2爆生气体驱动压力作用下的裂纹扩展 2.5.3爆生气体压力场作用下爆破中区的裂纹扩展 2.5.4算例 2.6岩体内的爆破损伤场 2.6.1岩体内的爆破损伤过程 2.6.2岩石在爆炸载荷作用下的损伤场 第3章煤体的爆破作用机理 3.1煤体的工程性质 3.1.1煤体的物理力学性质 3.1.2煤体的结构特征 3.1.3煤体的孔隙特征 3.1.4煤体的工程分类 3.2煤体的爆破作用机理 3.2.1煤体中爆破作用特点 3.2.2煤体中的爆破作用原理 3.2.3煤体的爆破损伤断裂准则 3.3煤体爆炸应力场及其破坏准则 3.3.1含瓦斯煤体的有效应力 3.3.2煤体中的爆炸应力波 3.3.3爆生气体作用下煤体中的应力场 3.4煤体爆破损伤及其作用模型 3.4.1煤体中的爆破损伤变量 3.4.2煤体中的爆破损伤模型 3.4.3煤体在爆生气体作用下的断裂准则 3.5含瓦斯煤体的爆破裂纹扩展 3.5.1煤体在爆破作用下的应力强度因子 3.5.2爆生气体和瓦斯气体作用下爆破近区的裂纹扩展 3.5.3爆生气体和瓦斯气体压力作用下爆破中区的裂纹扩展 3.5.4煤体爆破裂纹扩展分析 第4章岩体内的爆破地震波及其振动特征 4.1爆破地震波及其振动效应 4.1.1爆破地震效应 4.1.2爆破地震波及其特征 4.1.3影响爆破地震波传播的主要因素 4.2岩体爆破地震波的震源分析 4.2.1岩体爆破地震波的震源 4.2.2岩石爆破作用的非弹性介质状态区 4.2.3岩石爆破作用的地震作用区 4.3爆破振动判据及安全标准 4.3.1爆破振动危害作用 4.3.2爆破振动危害控制标准 第5章煤岩体中爆炸应力波及爆破损伤试验 5.1爆破模拟试验测试技术 5.1.1超动态应变测试系统 5.1.2爆炸应力测试系统 5.2岩体内爆炸应力波的测试分析 5.2.1试验方案及试验条件 5.2.2爆炸应变波的测试及分析 5.3煤岩模拟材料中的爆炸应力波测试分析 5.3.1试验模型和测试方法 5.3.2模拟煤体爆炸应力波测试结果 5.3.3模拟煤体爆炸应力波测试结果分析 5.4岩体爆破损伤作用的试验研究 5.4.1爆破损伤岩石的力学特性试验 5.4.2爆破损伤岩石的细观损伤力学模型 5.4.3岩体爆破损伤测试 5.5煤岩爆破裂纹扩展试验 5.5.1煤岩爆破裂纹扩展的模拟试验方案 5.5.2煤岩爆破裂纹扩展的模拟试验结果分析 第6章煤岩体爆破作用的数值模拟 6.1非线性动力有限元程序及力学模型 6.1.1控制方程组 6.1.2材料模型和状态方程 6.2岩石爆破损伤作用的数值模拟 6.2.1岩石爆破损伤模型 6.2.2流体弹塑性模型 6.2.3岩石爆破过程的计算流程 6.2.4岩体爆破损伤的数值模拟 6.3隧道爆破开挖对围岩影响的数值模拟 6.4爆破对临近隧道影响的数值模拟 6.5含瓦斯煤体爆炸应力场的数值模拟 第7章掘进爆破对围岩的损伤作用 7.1掘进爆破对围岩的损伤与控制标准 7.1.1爆破对围岩的损伤与破坏标准 7.1.2柱状装药爆破的质点振动速度预测方法 7.2爆破对岩体基本质量和围岩稳定性的影响 7.2.1爆破对工程岩体稳定性的影响 7.2.2爆破对岩体基本质量指标BQ的影响 7.2.3爆破对围岩损伤的现场试验 7.3爆破对临近隧道的影响 7.3.1爆破对临近隧道的影响因素 7.3.2掘进爆破对临近隧道的振动速度分析 7.3.3地面爆破对临近隧道的振动影响 7.3.4降低爆破振动的有效措施 7.4掘进爆破的振动危害与控制 7.4.1青藏铁路西格二线关角高原隧道爆破 7.4.2青藏铁路风火山高原冻土隧道爆破 7.4.3渝怀铁路圆梁山岩溶隧道爆破 7.4.4深圳地铁开挖爆破 第8章围岩损伤控制爆破技术 8.1概述 8.2围岩损伤控制爆破基本原理 8.2.1光面爆破技术原理和方法 8.2.2定向断裂控制爆破技术原理和方法 8.3围岩损伤控制爆破技术及参数 8.3.1周边定向断裂爆破的装药结构及其特点 8.3.2水介质耦合切缝管定向断裂爆破技术 8.3.3水介质耦合切缝管定向断裂爆破的破岩机理 8.3.4光面爆破参数 8.4围岩损伤控制爆破在隧道工程中的应用 8.4.1隧道围岩损伤控制爆破方法及参数 8.4.2隧道围岩损伤控制爆破效果分析 参考文献