不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率研究

李桐 陈明 叶志伟 卢文波 魏东

李桐, 陈明, 叶志伟, 卢文波, 魏东. 不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率研究[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(6): 062201. doi: 10.11883/bzycj-2020-0381
引用本文: 李桐, 陈明, 叶志伟, 卢文波, 魏东. 不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率研究[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(6): 062201. doi: 10.11883/bzycj-2020-0381
LI Tong, CHEN Ming, YE Zhiwei, LU Wenbo, WEI Dong. Study on the energy transfer efficiency of explosive blasting with different coupling medium[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(6): 062201. doi: 10.11883/bzycj-2020-0381
Citation: LI Tong, CHEN Ming, YE Zhiwei, LU Wenbo, WEI Dong. Study on the energy transfer efficiency of explosive blasting with different coupling medium[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(6): 062201. doi: 10.11883/bzycj-2020-0381

不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率研究

doi: 10.11883/bzycj-2020-0381
基金项目: 国家自然科学基金(51979205,51779193)
详细信息
    作者简介:

    李 桐(1993- ),男,博士研究生,whultong@whu.edu.cn

    通讯作者:

    陈 明(1977- ),男,博士,教授,博导,whuchm@whu.edu.cn

  • 中图分类号: O389; TD235

Study on the energy transfer efficiency of explosive blasting with different coupling medium

  • 摘要: 不耦合装药爆破可有效降低孔壁峰值压力,改善爆破效果。针对不同耦合介质爆破时爆炸能量的传递问题,考虑岩体应变率效应,理论分析了爆炸作用下岩体变形及破坏特征,得到不同耦合介质爆破时理论爆炸能量的传递效率,并结合数值模拟研究了岩体性质、炸药类别及不耦合装药系数对不同耦合介质爆破时爆炸能量传递效率差异的影响。研究结果表明,爆炸能量传递效率与耦合介质相关,装药结构相同时,水耦合爆破比空气耦合爆破爆炸能量传递效率高;不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率的差异受爆破岩体、炸药性质及不耦合装药系数等因素影响;装药系数相同耦合介质不同的爆破,岩体强度越高,不同耦合介质爆炸能量传递效率差别越大;岩体性质相同时,不同耦合介质爆破间能量传递效率差异随不耦合装药系数的增大而增大,对于乳化炸药在粉砂岩中的爆破,不耦合装药系数由1.28增至3.44时,水耦合爆破传递入周围岩体的能量由空气耦合爆破的1.45倍增至6.52倍。研究结果可对优化爆破设计、改善爆炸能量分布提供参考。
  • 图  1  数值模拟计算模型

    Figure  1.  Numerical simulation model

    图  2  典型工况下爆炸能量时程曲线

    Figure  2.  Time history curve of explosion energy under typical working conditions

    图  3  不同装药结构下不同耦合介质能量传递效率比值

    Figure  3.  The ratio of energy transfer efficiency for different coupling medium under different charge structures

    表  1  花岗岩力学参数

    Table  1.   Mechanical parameters of granite

    岩石类型密度/(kg·m−3纵波波速/(m·s−1抗压强度/MPa抗拉强度/MPa弹性模量/GPa泊松比
    花岗岩2700550015015680.24
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    表  2  不同耦合介质爆炸能量传递效率

    Table  2.   Energy transfer efficiency of blasting explosion with different coupling medium

    K耦合介质w1/E0w2/E0w3/E0w4/E0w5/E0η
    1.28空气0.1230.0360.0410.0040.0770.281
    0.2490.0830.0750.0790.1450.631
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    表  3  计算炸药参数

    Table  3.   Table of charge parameters

    炸药类型密度/(kg·m−3爆速/(m·s−1A/GPaB/GPaR1R2ωE0/GPa
    乳化炸药[26]13004000214.40.1824.20.90.154.19
    铵油炸药[27]11002700191.20.1644.20.90.152.80
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    表  4  计算岩体力学参数表

    Table  4.   Table of mechanical parameters of rock mass used in the simulations

    岩石类型密度/
    (kg·m−3
    弹性模量/
    GPa
    泊松比屈服应力/
    MPa
    切线模量/
    GPa
    粉砂岩2170 6.70.25 39.20.6
    石灰岩260032.50.25 72.93.0
    花岗岩270068.00.24150.07.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-12
  • 修回日期:  2021-01-06
  • 网络出版日期:  2021-04-14
  • 刊出日期:  2021-06-05

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