• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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曾启富, 阿比尔的, 刘明维, 蒋明镜, 杜洪波. 多孔冲击下超临界CO2相变破岩半径计算模型*[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0443
引用本文: 曾启富, 阿比尔的, 刘明维, 蒋明镜, 杜洪波. 多孔冲击下超临界CO2相变破岩半径计算模型*[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0443
CENG Qifu, A Bierde, LIU Mingwei, JIANG Mingjing, DU Hongbo. Computational modeling and validation of supercritical CO2 phase transition rock-breaking radius considering porous impacts[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0443
Citation: CENG Qifu, A Bierde, LIU Mingwei, JIANG Mingjing, DU Hongbo. Computational modeling and validation of supercritical CO2 phase transition rock-breaking radius considering porous impacts[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0443

多孔冲击下超临界CO2相变破岩半径计算模型*

doi: 10.11883/bzycj-2024-0443
基金项目: 国家自然科学基金项目(41907261);重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-MSX0913);重庆市研究生科研创新项目(CYB23253);

Computational modeling and validation of supercritical CO2 phase transition rock-breaking radius considering porous impacts

  • 摘要: 超临界CO2相变破岩是冲击波与高压气体协同作用下的动态破坏过程。为深入探究多孔同步激发及地应力耦合条件下的超临界CO2相变破岩机制,针对CO2现场破岩实际工况,基于薄壁圆筒理论解析了单孔初始破岩压力,结合一维爆生气体膨胀理论,构建了地应力作用下多孔冲击波与高压气体联合破岩半径预测模型,并开展现场多孔CO2相变破岩试验进行了对比验证。结果表明,当致裂管埋深较浅时,地应力对岩体应力分布的影响较为微弱;当单孔压力一致时,致裂孔数量越多,各孔的叠加峰值应力越大,且在垂直于测试孔布置方向,各孔的峰值应力均呈U型抛物线分布,两端的致裂孔的叠加应力最大;平行于测试孔布置方向,各孔的峰值应力均呈倒U型抛物线分布,中部致裂孔的叠加应力最大。此外,利用声波测试得到的现场多孔冲击下岩体损伤破坏范围呈三维漏斗形状,竖向损伤破坏范围在5.05~5.73 m之间,平面损伤破坏范围在4.3~5.6 m之间,其中平面损伤破坏范围测试值与理论计算值的误差在5%~18.7%之间,计算误差多来自于各致裂孔叠加应力的不均匀性。进一步分析可知,超临界CO2相变破岩半径随致裂孔叠加应力呈半抛物线式增长,随致裂孔深度呈对数式增长;岩体抗压强度增加,岩石断裂韧度近线性增长,对应破岩半径近线性下降。研究成果可为多孔超临界CO2相变破岩工程参数优化提供定量化设计依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-12
  • 网络出版日期:  2025-05-07

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