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柱状药包不同位置起爆爆生气体演化规律
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作者 任猛 岳中文 +3 位作者 周星源 金庆雨 王鹏 徐胜男 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3441-3449,共9页
合理提高爆炸能量利用率是岩石爆破的重要研究课题,爆生气体在钻孔爆破中起着重要作用,但是针对柱状药包爆生气体演化机理的研究还有待深入。为探究爆生气体的演化规律,通过纹影试验系统进行了柱状药包的爆炸试验,分析了不同位置起爆条... 合理提高爆炸能量利用率是岩石爆破的重要研究课题,爆生气体在钻孔爆破中起着重要作用,但是针对柱状药包爆生气体演化机理的研究还有待深入。为探究爆生气体的演化规律,通过纹影试验系统进行了柱状药包的爆炸试验,分析了不同位置起爆条件下柱状药包爆生气体演化规律。结果表明:柱状药包爆生气体的演化过程分为膨胀、流动和自由扩散3个阶段。气体分布特征由爆轰波数量和传播方向决定,顶点起爆时爆生气体流场即单个爆轰波形成的气体流场,中点起爆和1/3点起爆时则2个相反运动的爆轰波形成的气体流场叠加形成,叠加后的流场分布特征取决于叠加前的流场动量,这是起爆位置影响爆生气体分布特征的根本原因。爆生气体产生后会向起爆位置流动,产生聚集效应。顶点起爆时,在空气反压的作用下气体堆积在起爆位置形成聚集区域;中点起爆时,两股相同动量的气流在起爆位置汇聚,轴向动量抵消形成聚集区;1/3点起爆时,两股动量不同的气流在起爆位置汇聚形成聚集区,高动量的部分气流会穿过聚集区继续沿轴向流动。聚集效应由强到弱依次为中点起爆> 1/3点起爆>顶点起爆,气体在径向的最大流动距离同样如此。爆生气体的聚集效应促进了聚集区气体的径向流动,使得起爆位置气体的径向流动距离远大于其他位置。 展开更多
关键词 柱状药包 爆生气体 位置 气体流动 演化规律
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爆炸冲击波和爆生气体的动态作用演化机制的实验与数值分析 被引量:7
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作者 王雁冰 孔维文 +3 位作者 左进京 李林青 吴宝杨 陶志刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期248-260,共13页
在岩石爆破过程中,爆炸冲击波和爆生气体的波动机理尚不清楚。通过高速纹影系统和超压测试系统并结合AUTODYN数值模拟分析,对爆炸冲击波和爆生气体的波动机理开展研究。设计了不同炸药类型和装药结构下的5种药包,通过纹影照片直观地显... 在岩石爆破过程中,爆炸冲击波和爆生气体的波动机理尚不清楚。通过高速纹影系统和超压测试系统并结合AUTODYN数值模拟分析,对爆炸冲击波和爆生气体的波动机理开展研究。设计了不同炸药类型和装药结构下的5种药包,通过纹影照片直观地显示爆生产物的动态作用演化过程。对比分析5种情况下爆炸冲击波和爆生气体在流场中的波动变化,将数值模拟结果与纹影实验结果进行对比并反演了炸药内部爆轰波动过程。结果表明:爆炸冲击波与爆生气体一开始伴随扩展,并以起爆点为中心向外以球形传播。在传播过程中,爆炸冲击波与爆生气体逐渐分离,爆炸冲击波传播速度大于爆生气体的传播速度。在不同的装药结构情况下,爆炸冲击波和爆生气体的分离特征不同,分离的时间随药包外壳约束作用的增强而缩短。在不同的炸药类型情况下,爆炸冲击波和爆生气体的波动形态基本相同,但因炸药材料本身物理力学参数不同,所以爆炸冲击波和爆生气体传播过程中的速度和压力变化会有差异。当存在切口时,爆炸冲击波和爆生气体会优先从切口处向外传播,然后向其他方向进行绕流,切口方向的压力和速度都会变大,切口方向能量集中且管壁优先破坏,达到定向破坏的效果。数值模拟中爆炸冲击波和爆生气体的波动变化形态与纹影实验结果在形态上较为吻合。 展开更多
关键词 炸冲击波 爆生气体 高速纹影 动态演化 AUTODYN
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高能复合射孔爆生气体作用下预存裂缝起裂扩展研究 被引量:37
3
作者 陈莉静 李宁 王俊奇 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期91-93,120,共4页
在高能复合射孔压裂过程中,受爆生气体流动速度、裂缝表面粗糙度、裂缝周围渗透性等因素的影响,裂缝内压力梯度随时间而变化。气体压力分布影响裂缝尖端应力强度,因而不能用传统的破裂压力来判断裂缝起裂扩展。通过设定与时间相关的气... 在高能复合射孔压裂过程中,受爆生气体流动速度、裂缝表面粗糙度、裂缝周围渗透性等因素的影响,裂缝内压力梯度随时间而变化。气体压力分布影响裂缝尖端应力强度,因而不能用传统的破裂压力来判断裂缝起裂扩展。通过设定与时间相关的气体压力分布函数,推导高地应力约束条件下预存裂缝尖端应力强度,得到了井壁岩层起裂扩展条件,该条件可以反映裂缝内爆生气体压力梯度随时间变化的特性。从相应的算例分析,井眼内气体升压越缓,起裂压力和止裂压力越低,且使止裂时间越推后,能得到较长的岩层裂缝长度。 展开更多
关键词 高能复合射孔 爆生气体 预存裂缝 压力梯度
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爆生气体驱动岩石裂缝动态扩展分析 被引量:29
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作者 李宁 陈莉静 张平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期460-463,共4页
爆燃产生的气体压力以脉冲荷载形式随裂缝扩展作用于裂缝表面,不仅使裂缝壁岩体产生动态响应,而且爆生气体随裂缝扩展而发生动态变化,进而对岩体的劈裂过程产生耦合影响,这一机理的数值仿真分析尚未见报道。模型中用特殊的裂缝单元模拟... 爆燃产生的气体压力以脉冲荷载形式随裂缝扩展作用于裂缝表面,不仅使裂缝壁岩体产生动态响应,而且爆生气体随裂缝扩展而发生动态变化,进而对岩体的劈裂过程产生耦合影响,这一机理的数值仿真分析尚未见报道。模型中用特殊的裂缝单元模拟裂缝张开和闭合,用Newmark法求解反映接触问题的动态有限元方程,并采用与时间相关的爆生气体压力分布模型,模拟爆生气体驱动下裂缝扩展过程。分析结果指出:①爆生气体在压裂过程中起主要作用,弹性应力波的劈裂作用范围很小;②地应力值越大起裂越晚,且裂缝扩展速度越小;③初始裂缝越长裂缝起裂越早,裂缝扩展速度也越大;④钻井中气体升压越快起裂相对时刻越晚,但对裂缝扩展速度没有明显影响。而裂缝起裂时刻越早以及裂缝扩展速度越快,可以得到更长的裂缝长度。 展开更多
关键词 爆生气体 裂缝扩展 动态响应 油井压裂
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爆生气体对邻近硐室背爆侧预制裂纹影响机理 被引量:11
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作者 郭东明 刘康 +3 位作者 胡久羡 杨仁树 袁保森 赵晓娜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期265-270,共6页
采用动态焦散线实验方法,研究爆炸荷载作用下邻近硐室背爆侧裂纹扩展规律时发现,伴随爆生气体释放出现的弧线型应力集中区是爆生气体引起的主应力差峰值位置,与背爆侧裂纹的扩展有较大的关联。实验研究表明:炸药爆炸后,产生的应力波首... 采用动态焦散线实验方法,研究爆炸荷载作用下邻近硐室背爆侧裂纹扩展规律时发现,伴随爆生气体释放出现的弧线型应力集中区是爆生气体引起的主应力差峰值位置,与背爆侧裂纹的扩展有较大的关联。实验研究表明:炸药爆炸后,产生的应力波首先作用于硐室背爆侧裂纹,随后爆生气体产生的准静态应力作用于裂纹,对裂纹的扩展起主要作用,而卸载波主要作用于裂纹扩展后期,使裂纹出现翘曲现象。当弧线型应力集中区接近扩展中的裂纹时,裂纹扩展速度达到峰值,约等于弧线型应力集中区的移动速度,之后,裂纹尖端与弧线型应力集中区的相对距离基本不变,当该应力集中区越过裂纹尖端,裂纹扩展速度逐渐减小,最终止裂。裂纹尖端动态应力强度因子与裂纹扩展速度具有相似的变化规律,峰值动态应力强度因子出现在弧线型应力集中区越过裂纹尖端之前。基于该发现进行的研究证实了爆生气体对邻近巷道裂纹扩展的主导作用,深化了爆炸荷载对邻近巷道影响机理的研究。 展开更多
关键词 爆生气体 邻近硐室 侧裂纹 扩展机理
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油井爆生气体对岩石劈裂作用机制探索 被引量:5
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作者 陈莉静 李宁 王俊奇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期2369-2372,共4页
油井爆生气体对岩石劈裂作用过程,是裂缝面对动态荷载响应并使其发生动态扩展的过程。为描述裂缝动态扩展过程,在气体劈裂过程各能量平衡关系式中,引入动能增量。而动能增量可由量纲分析法推导的能反映裂缝扩展速度和加载率影响的计算... 油井爆生气体对岩石劈裂作用过程,是裂缝面对动态荷载响应并使其发生动态扩展的过程。为描述裂缝动态扩展过程,在气体劈裂过程各能量平衡关系式中,引入动能增量。而动能增量可由量纲分析法推导的能反映裂缝扩展速度和加载率影响的计算公式表示。在离散时间域内,特定气体劈裂作用下,能量方程迭代求解可得到裂缝扩展速度及裂缝扩展长度。由算例分析可知,虽然气体升压变缓时裂尖动态响应对裂缝扩展影响有减弱的趋势,但在气体压力升压较缓情况下,裂尖动态响应对裂缝扩展结果影响仍然很显著。 展开更多
关键词 岩石力学 爆生气体 能量平衡 动态响应 裂缝扩展
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爆生气体在光面爆破中的作用 被引量:14
7
作者 凌伟明 杨永琦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第1期73-82,共10页
本文论述了爆炸应力波、爆生气体准静态压力在爆破破裂过程中的作用,作者认为,当应力波越过径向裂纹尖端后,爆生气体准静态压力在光面爆破破裂过程中的作用是主要的,运用有限单元法计算在爆生气体准静态压力作用下炮孔周边径向裂纹... 本文论述了爆炸应力波、爆生气体准静态压力在爆破破裂过程中的作用,作者认为,当应力波越过径向裂纹尖端后,爆生气体准静态压力在光面爆破破裂过程中的作用是主要的,运用有限单元法计算在爆生气体准静态压力作用下炮孔周边径向裂纹的应力强度因子K1,并绘出了径向裂纹尖端周围应力的分布情况,分析研究了渗入到径向裂纹中的爆生气体对径向裂纹扩展的影响,以及径向裂纹数量、长度、空孔、自由面对径向裂纹扩展的影响和长裂纹对短裂纹扩展的影响。所得结果可供分析光面爆破机理和进行光面爆破设计时参考。 展开更多
关键词 光面 爆生气体 裂纹扩展 炸应力波 有限单元法 破机理
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爆生气体作用过程的模拟试验研究 被引量:12
8
作者 王家来 程玉生 《爆破》 CSCD 1998年第2期5-9,共5页
本文通过机械方法产生高压气体,以模拟爆生气体单独作用下的破岩作用。试验表明,爆生气体的破岩过程可用准静态和静态力学来分析,建立在拉伸破坏基础上的静态平衡方程和爆破的实际效果一致,从而证明了爆生气体破岩的拉伸破坏本质。
关键词 高压气体 破岩 爆生气体 模拟试验 岩石
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爆生气体驱动的裂纹扩展速度研究 被引量:57
9
作者 卢文波 陶振宇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第3期264-268,共5页
通过分析计算炮孔周边径向裂纹尖端的应力强度因子,认为:爆生气体驱动的裂纹扩展可分为稳定扩展和非稳定间断扩展两阶段。在稳定扩展阶段,裂纹扩展速度由Griffith理论确定;在间断扩展阶段,裂纹的平均扩展速度完全取决于焊... 通过分析计算炮孔周边径向裂纹尖端的应力强度因子,认为:爆生气体驱动的裂纹扩展可分为稳定扩展和非稳定间断扩展两阶段。在稳定扩展阶段,裂纹扩展速度由Griffith理论确定;在间断扩展阶段,裂纹的平均扩展速度完全取决于焊生气体在裂纹中的一维膨胀流动速度。 展开更多
关键词 爆生气体 裂纹扩展 岩石
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爆生气体的准静态破岩特性 被引量:22
10
作者 宗琦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 1997年第2期73-78,共6页
在分析爆生气体膨胀规律的基础上,建立了炮孔周围岩石中的准静态应力场,探讨了爆生气体的爆破致裂作用和扩腔作用。
关键词 爆生气体 准静态应力场 裂隙 破岩
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应力波和爆生气体共同作用下裂隙区范围研究 被引量:26
11
作者 费鸿禄 洪陈超 《爆破》 CSCD 北大核心 2017年第1期33-36,107,共5页
为了得到更加符合实际的裂隙区范围计算公式,从理论上分析研究了在空气不耦合装药条件下裂隙区范围的计算方法。选取2号岩石乳化炸药和4种典型的岩石参数值,对基于初始损伤和粉碎区存在的岩石裂隙区半径进行了计算,并在此基础上运用阿... 为了得到更加符合实际的裂隙区范围计算公式,从理论上分析研究了在空气不耦合装药条件下裂隙区范围的计算方法。选取2号岩石乳化炸药和4种典型的岩石参数值,对基于初始损伤和粉碎区存在的岩石裂隙区半径进行了计算,并在此基础上运用阿贝尔原理和岩石止裂条件考虑了爆生气体准静态作用下裂隙的二次扩展。研究结果表明:粉碎区范围的大小会对裂隙半径极大值产生较大影响,并且当岩石初始损伤达到0.7~0.8时,裂隙区半径受到的影响程度达到最大;得到了应力波动作用和爆生气体准静态作用下裂隙区半径计算公式。 展开更多
关键词 不耦合装药 初始损伤 爆生气体 准静态 二次扩展
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爆生气体驱动双共线Ⅰ型裂纹的扩展行为 被引量:8
12
作者 杨立云 董鹏翔 +1 位作者 王启睿 王青成 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第4期538-547,共10页
在光面预裂爆破中相邻炮孔间的共线裂纹相向扩展时会先互相排斥后相互吸引,裂纹扩展路径呈“勾连”状现象。为解释这一现象,基于T应力修正后的最大拉应力准则,联合Abaqus软件与Hypermesh软件研究了爆生气体驱动相向扩展的双共线Ⅰ型裂... 在光面预裂爆破中相邻炮孔间的共线裂纹相向扩展时会先互相排斥后相互吸引,裂纹扩展路径呈“勾连”状现象。为解释这一现象,基于T应力修正后的最大拉应力准则,联合Abaqus软件与Hypermesh软件研究了爆生气体驱动相向扩展的双共线Ⅰ型裂纹的起裂和扩展行为。结果表明:模型尺寸(模型宽度W与高度H的比值)、初始裂纹尺寸(初始裂纹长度a和圆孔半径r的比值)和裂纹面上爆生气体压力对裂纹起裂行为的影响显著,Ⅰ型裂纹扩展中裂纹扩展路径出现“勾连”状现象的先决条件是“Ⅰ型裂纹起裂时或扩展中发生偏转”;裂纹面上的爆生气体减弱了Ⅰ型裂纹扩展中发生偏转的程度,使裂纹扩展路径更难出现呈“勾连”状的现象。通过裂纹增量扩展法模拟了裂纹扩展路径,Ⅰ型裂纹扩展会产生“勾连”状的裂纹扩展路径;裂纹扩展路径呈“勾连”状的现象与裂纹间的相互作用有关,该相互作用可通过裂纹扩展角θ的正负来表示。 展开更多
关键词 T应力 爆生气体 裂纹扩展 双裂纹 数值模拟
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切缝药包爆破中爆生气体作用的试验研究 被引量:3
13
作者 杨仁树 陈岗 +1 位作者 岳中文 姜琳琳 《煤矿爆破》 2009年第4期1-3,共3页
切缝药包爆破是目前在实际工程中应用的定向断裂控制爆破方法,为更好地研究和使用这种爆破技术,使用高速摄影技术观察模型试件裂纹扩展过程,研究切缝药包爆破中爆生气体的作用机理。试验结果表明,切缝管对爆生气体的约束作用使得沿切缝... 切缝药包爆破是目前在实际工程中应用的定向断裂控制爆破方法,为更好地研究和使用这种爆破技术,使用高速摄影技术观察模型试件裂纹扩展过程,研究切缝药包爆破中爆生气体的作用机理。试验结果表明,切缝管对爆生气体的约束作用使得沿切缝方向的裂纹扩展得到加强,而爆生气体的准静态压力没有作用于其它方向的裂纹。 展开更多
关键词 切缝药包 爆生气体 高速摄影 模型试验
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爆生气体作用裂纹传播长度计算 被引量:3
14
作者 宗琦 曹光保 付菊根 《阜新矿业学院学报》 1994年第3期18-21,共4页
大不偶合系数的炮孔装药爆后.气体静压是产生裂纹的主要原因。本文从强度理论和脆断理论两方面对此情况下裂纹传播长度的计算方法进行探讨。同时还讨论了裂纹传播过程中的速度变化规律。
关键词 传播过程 速度变化 爆生气体 系数 情况 规律 长度 装药 炮孔 静压
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水盐水吸收爆生气体热量降温试验 被引量:1
15
作者 褚怀保 杨小林 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2005年第1期62-63,共2页
根据不同介质比热容的差别,考虑采用不同介质包裹在炸药周围,吸收爆生气体热量,达到降温目的。试验采用水、盐水介质进行了温度测试,设计了空爆、水爆和盐水爆三种测试试验方案。采用 Fluke View Forms 数据分析软件,采集数据并对测得... 根据不同介质比热容的差别,考虑采用不同介质包裹在炸药周围,吸收爆生气体热量,达到降温目的。试验采用水、盐水介质进行了温度测试,设计了空爆、水爆和盐水爆三种测试试验方案。采用 Fluke View Forms 数据分析软件,采集数据并对测得的温度数据进行处理,同时采用 excel 软件做出实验结果图,并对试验的结果进行了简要的分析,为特殊情况下工程爆破安全高效施工提供数据参考。 展开更多
关键词 爆生气体 介质 瓦斯 冻土
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爆生气体的初期运动 被引量:1
16
作者 杨国彦 李怀宇 《工业安全与防尘》 1997年第1期18-21,共4页
根据爆生气体初期运动原动力,通过质量通量、动量通量、浮力通量分析来建立数学模型,模拟爆生气体高度,半径以确定污染范围。并由浮射流断面性质相似性假设,求解各高度断面爆生气体的运动速度和污染物质浓度分布。对于模拟污染源,选取... 根据爆生气体初期运动原动力,通过质量通量、动量通量、浮力通量分析来建立数学模型,模拟爆生气体高度,半径以确定污染范围。并由浮射流断面性质相似性假设,求解各高度断面爆生气体的运动速度和污染物质浓度分布。对于模拟污染源,选取适当的扩散模式,准确预测爆生气体对作业面及邻近地区的污染状况,采取必要措施,具有重要的理论和实际价值。 展开更多
关键词 爆生气体 射流 浮射流 露天矿
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爆生气体在光面爆破成缝中的作用
17
作者 张奇 《煤炭科学技术》 CAS 1985年第9期21-22,共2页
随着光面爆破在国内外地下工程的广泛应用和爆破动态测试技术和爆破理论研究的深入开展,对光面爆破贯通裂缝形成过程的解释理论较多,主要有三种:应力波叠加破坏理论;爆生气体的准静压力理论;爆破应力波和高压气体联合作用理论。本文通... 随着光面爆破在国内外地下工程的广泛应用和爆破动态测试技术和爆破理论研究的深入开展,对光面爆破贯通裂缝形成过程的解释理论较多,主要有三种:应力波叠加破坏理论;爆生气体的准静压力理论;爆破应力波和高压气体联合作用理论。本文通过模型试验、动态应变测试和微量分析,阐明贯通裂缝的形成过程。如图1所示的爆破动态应变电测系统,测得水泥砂浆试件在8号电雷管(不偶合系数3.05)爆破后,应变随时间的变化情况(图2)。 展开更多
关键词 爆生气体 砂浆试件 裂缝形成 力波 电雷管 模型试验 破理论 应变测试 动态测试技术 微量分析
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爆生气体在煤体爆破过程中的作用分析 被引量:17
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作者 杨小林 孙博 褚怀保 《金属矿山》 CAS 北大核心 2011年第11期65-68,共4页
基于断裂力学理论,对煤体内的准静态应力场和爆生气体驱动裂纹扩展模型进行分析计算,探讨了爆破荷载作用下的裂纹扩展长度。通过模拟煤体爆破试验,对裂纹扩展状况的分析结果表明,煤体爆破裂纹扩展长度与煤体纵波波速和抗压强度成反比,... 基于断裂力学理论,对煤体内的准静态应力场和爆生气体驱动裂纹扩展模型进行分析计算,探讨了爆破荷载作用下的裂纹扩展长度。通过模拟煤体爆破试验,对裂纹扩展状况的分析结果表明,煤体爆破裂纹扩展长度与煤体纵波波速和抗压强度成反比,与孔隙率成正比;炮孔堵塞情况下裂纹数量和裂纹长度是不堵塞情况下的1.5~3倍,从而验证了煤体爆破过程中,爆生气体准静态应力作用是爆破裂纹扩展和爆破破碎的主要原因。 展开更多
关键词 爆生气体 煤体 准静态应力作用 裂纹扩展
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爆生气体作用下岩石裂纹的扩展机理 被引量:65
19
作者 杨小林 王梦恕 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期111-116,共6页
在爆生气体作用下 ,爆破近区的裂纹在气体驱动压力下扩展 ,而爆破中区的裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力共同作用下发生的。基于岩石细观损伤断裂理论 ,认为裂纹扩展的过程就是裂纹尖端到周围岩石的逐渐损伤引起的损伤区移动过程 ... 在爆生气体作用下 ,爆破近区的裂纹在气体驱动压力下扩展 ,而爆破中区的裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力共同作用下发生的。基于岩石细观损伤断裂理论 ,认为裂纹扩展的过程就是裂纹尖端到周围岩石的逐渐损伤引起的损伤区移动过程 ;建立了这两个区域的损伤断裂准则和裂纹尖端的损伤局部化模型 ,可以更好地反映爆生气体作用下裂纹扩展的实际过程。 展开更多
关键词 岩石 爆生气体 裂纹扩展 损伤局部化
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影响爆生气体抬升高度的主要因素的实验研究 被引量:1
20
作者 田金玉 吕力行 苏斌 《价值工程》 2015年第30期114-116,共3页
爆生气体的抬升高度是浮力和初始动量共同作用的结果。但因为二者作用方向相同,所以很难确定哪一个是最主要因素。本文在前期实验的基础上将浮力和初始动量的作用方向进行分离,这样就能直观的看到二者在不同方向上的作用效果。从而判断... 爆生气体的抬升高度是浮力和初始动量共同作用的结果。但因为二者作用方向相同,所以很难确定哪一个是最主要因素。本文在前期实验的基础上将浮力和初始动量的作用方向进行分离,这样就能直观的看到二者在不同方向上的作用效果。从而判断出浮力是影响爆生气体抬升高度的主要因素。又由于浮力取决于爆气和空气的温差,所以降低爆生气体的温度就能有效抑制其高度的抬升。 展开更多
关键词 爆生气体 抬升高度 初始动量 浮力
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