兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 240202-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0202
收稿日期:
2024-03-19
上线日期:
2025-03-26
通讯作者:
基金资助:
HUANG Yonghui1, QIN Lixuan1, XU Rui2, ZHANG Zhiyu3,*()
Received:
2024-03-19
Online:
2025-03-26
摘要:
为了优化地下工程周边孔光面爆破中的炸药能量分布情况,提高孔痕率,保证光面爆破效果,采用爆破破岩及断裂力学理论,构建扩腔能耗计算方法,通过浇筑素混凝土模型进行爆破试验,得到扩腔尺寸、体积和能耗随不耦合系数K的变化规律。研究结果表明:在K由1.25增大到3.375的过程中,扩腔直径平均为3.43cm,扩腔长度平均为12.7cm,扩腔体积介于52.98~155.56cm3,扩腔能耗介于0.58~1.70kJ,其在炸药总能量中的占比介于2.9%~8.5%;随着K的增大,扩腔体积和能耗呈减小趋势,K在达到3.0~3.5时对减小扩腔能耗效果最为明显,而后趋于平稳;K增大会减轻炸药能量对炮孔壁岩石的粉碎程度,使扩腔体积减小,同时扩腔能耗降低;模型试验结果与理论分析相互验证,表明在一定范围内选取较大的不耦合系数可以减小扩腔能耗。
中图分类号:
黄永辉, 秦丽绚, 徐锐, 张智宇. 工程爆破扩腔能耗随不耦合系数的变化规律[J]. 兵工学报, 2025, 46(3): 240202-.
HUANG Yonghui, QIN Lixuan, XU Rui, ZHANG Zhiyu. Variation Law of Energy Consumption of Engineering Blasting Cavity Expansion with Decoupling Coefficient[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(3): 240202-.
模型编号 | 炮孔直径/cm | 装药直径/cm | 不耦合系数 |
---|---|---|---|
A | 1.0 | 0.8 | 1.250 |
B | 1.2 | 1.500 | |
C | 1.6 | 2.000 | |
D | 2.0 | 2.500 | |
E | 2.4 | 3.000 | |
F | 2.7 | 3.375 |
表1 炮孔参数
Table 1 Borehole parameter
模型编号 | 炮孔直径/cm | 装药直径/cm | 不耦合系数 |
---|---|---|---|
A | 1.0 | 0.8 | 1.250 |
B | 1.2 | 1.500 | |
C | 1.6 | 2.000 | |
D | 2.0 | 2.500 | |
E | 2.4 | 3.000 | |
F | 2.7 | 3.375 |
单轴抗压强 度σc/MPa | 纵波波速/ (m·s-1) | 密度 ρr/(kg·m-3) | 泊松比μ | 弹性模量/ GPa |
---|---|---|---|---|
8.38 | 2326 | 1850 | 0.24 | 10.02 |
表2 力学测试结果
Table 2 Model physical and mechanical parameters
单轴抗压强 度σc/MPa | 纵波波速/ (m·s-1) | 密度 ρr/(kg·m-3) | 泊松比μ | 弹性模量/ GPa |
---|---|---|---|---|
8.38 | 2326 | 1850 | 0.24 | 10.02 |
不耦合系 数K | 炮孔半径 r0/cm | 装药长度 l0/cm | 扩腔长度 lc/cm | 扩腔直径 dc/cm | 扩腔体积 Vc/cm3 |
---|---|---|---|---|---|
1.250 | 0.50 | 10 | 14.64 | 3.77 | 155.56 |
1.500 | 0.60 | 10 | 11.98 | 3.56 | 107.93 |
2.000 | 0.80 | 10 | 11.39 | 3.53 | 91.37 |
2.500 | 1.00 | 10 | 13.91 | 3.05 | 70.21 |
3.000 | 1.20 | 10 | 12.93 | 3.11 | 52.98 |
3.375 | 1.35 | 10 | 11.32 | 3.54 | 54.16 |
表3 扩腔参数
Table 3 Cavity expansion parameter
不耦合系 数K | 炮孔半径 r0/cm | 装药长度 l0/cm | 扩腔长度 lc/cm | 扩腔直径 dc/cm | 扩腔体积 Vc/cm3 |
---|---|---|---|---|---|
1.250 | 0.50 | 10 | 14.64 | 3.77 | 155.56 |
1.500 | 0.60 | 10 | 11.98 | 3.56 | 107.93 |
2.000 | 0.80 | 10 | 11.39 | 3.53 | 91.37 |
2.500 | 1.00 | 10 | 13.91 | 3.05 | 70.21 |
3.000 | 1.20 | 10 | 12.93 | 3.11 | 52.98 |
3.375 | 1.35 | 10 | 11.32 | 3.54 | 54.16 |
不耦合系数 K | 扩腔体积 Vc/cm3 | 动态抗压强 度σ/MPa | 扩腔耗能 Ev/kJ | 扩腔能耗 占比ηv/% |
---|---|---|---|---|
1.250 | 155.56 | 10.89 | 1.70 | 8.50 |
1.500 | 107.93 | 10.89 | 1.18 | 5.90 |
2.000 | 91.37 | 10.89 | 1.00 | 5.00 |
2.500 | 70.21 | 10.89 | 0.77 | 3.85 |
3.000 | 52.98 | 10.89 | 0.58 | 2.90 |
3.375 | 54.16 | 10.89 | 0.59 | 2.95 |
表4 扩腔能耗及占比
Table 4 Energy consumption and proportion of cavity expansion
不耦合系数 K | 扩腔体积 Vc/cm3 | 动态抗压强 度σ/MPa | 扩腔耗能 Ev/kJ | 扩腔能耗 占比ηv/% |
---|---|---|---|---|
1.250 | 155.56 | 10.89 | 1.70 | 8.50 |
1.500 | 107.93 | 10.89 | 1.18 | 5.90 |
2.000 | 91.37 | 10.89 | 1.00 | 5.00 |
2.500 | 70.21 | 10.89 | 0.77 | 3.85 |
3.000 | 52.98 | 10.89 | 0.58 | 2.90 |
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