[發(fā)明專利]一種隧道聚能光面爆破周邊眼參數(shù)的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710274704.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107133459B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿大新;陶彪;黃龍華;于洋;曾羅蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;E21D9/00
• 代理公司: 南昌卓爾精誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36133
• 代理人: 羅茶根

1.一種隧道聚能光面爆破周邊眼參數(shù)的計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)炸藥能量是沿四周均勻傳遞的，但由于聚能縫的存在，爆炸時(shí)釋放的能量分為兩部分，一部分是向孔壁四周均勻傳遞的能量V₁，其向四周產(chǎn)生四周內(nèi)壓P₁，其中四周內(nèi)壓P₁所積蓄的應(yīng)變能為υ_ε1，一部分是沿著切縫出匯集的能量V₂，產(chǎn)生集中內(nèi)壓P₂，所積蓄的應(yīng)變能為υ_ε2；巖壁所積蓄的應(yīng)變能V_ε由下式表示：

式中：ν——巖體的泊松比；

σ₁、σ₂、σ₃——分別表示薄壁上任意點(diǎn)的環(huán)向應(yīng)力、軸向應(yīng)力以及徑向應(yīng)力；

E——巖體的彈性模量；

(2)假設(shè)影響因素λ，其中0≤λ≤1，影響因素λ與聚能管的材質(zhì)、聚能縫寬度與長(zhǎng)度有關(guān)，假設(shè)能量分配按下式分配：

υ_ε1＝(1-λ)υ_ε

υ_ε2＝λυ_ε

(3)四周內(nèi)壓P₁所積蓄的應(yīng)變能為υ_ε1，集中內(nèi)壓P₂所積蓄的應(yīng)變能為υ_ε2按下式計(jì)算：

式中，d_c——炸藥直徑(m)；

δ為薄壁圓筒的厚度；

(4)由四周內(nèi)壓P₁產(chǎn)生的四周荷載F₁按下式計(jì)算：

式中，α——其沿半徑方向變化的一個(gè)微小角度，rad；

d_b——炮孔直徑，m；

l_c——裝藥長(zhǎng)度，m；

將四周荷載F₁分為兩個(gè)方向的力，在x軸產(chǎn)生作用力和y軸產(chǎn)生作用力；在x軸產(chǎn)生作用力是作用在圍巖側(cè)對(duì)巖石的壓應(yīng)力，y軸產(chǎn)生作用力是作用于臨空面?zhèn)葘?duì)巖石的拉應(yīng)力，對(duì)四周荷載F₁的沿y方向進(jìn)行積分，求由四周荷載F₁作用巖石產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：

式中：E_e——周邊眼間距，cm；

整理得：

式中，ρ₀——炸藥密度，g/cm³；

D——炸藥爆速，m/s；

l_b——炮孔長(zhǎng)度，m；

(5)由集中內(nèi)壓P₂產(chǎn)生的集中荷載F₂按下式計(jì)算：

式中：θ——聚能縫寬所對(duì)應(yīng)的圓心角，rad；

整理，得：

其拉應(yīng)力用下式表示：

整理得：

在聚能管的作用下，爆炸產(chǎn)生的力對(duì)巖石進(jìn)行切割，由四周荷載F₁、集中荷載F₂作用巖石產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ_y為：σ_y＝σ_y1+σ_y2；

當(dāng)炸藥爆炸產(chǎn)生的能量作用于巖石產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于巖石的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)σ_y≥σ_p，巖石將沿受拉面破壞；從而得出關(guān)于周邊眼間距E_e的破壞準(zhǔn)則方程為：

整理后得：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道聚能光面爆破周邊眼參數(shù)的計(jì)算方法，其特征在于，λ的邊界條件是：

①當(dāng)λ＝0時(shí)，聚能管的剛度為零，該情況下的爆轟產(chǎn)物對(duì)巖壁的作用等同于一般爆破所對(duì)巖壁的作用，聚能管對(duì)爆破產(chǎn)生的影響不大；即P₂＝0，P₁＝P；

②當(dāng)λ＝1時(shí)，聚能管材為剛性材質(zhì)，能量只往兩側(cè)聚能縫里擴(kuò)散，即P₁＝0。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道聚能光面爆破周邊眼參數(shù)的計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)周邊眼間距得出光面層厚度W為：W＝1.25E_e。