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    空孔作用下定向漲裂破巖試驗(yàn)研究

    2021-06-21 06:34:48崔松劉送永黃舉
    關(guān)鍵詞:空孔破巖裂孔

    崔松,劉送永,黃舉

    (中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,江蘇徐州,221116)

    隨著我國基礎(chǔ)工程建設(shè)及巖石巷道掘進(jìn)的快速推進(jìn),越來越多工程新建于巖土敏感區(qū)域,例如:在城市密集建筑物周圍新建地鐵等大規(guī)模地下空間、在深部進(jìn)行巖石巷道掘進(jìn)、在特殊地質(zhì)構(gòu)造巖土區(qū)域施工等,若采用常規(guī)破巖方法,均會對既有巖土區(qū)域造成較大擾動,產(chǎn)生難以預(yù)估的破壞,影響施工進(jìn)度[1-4]。

    為了在特殊條件下構(gòu)建符合要求的巖石巷道斷面或空間結(jié)構(gòu),利用空孔應(yīng)力集中效應(yīng)來輔助定向破碎巖石,國內(nèi)外進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究工作,研究人員認(rèn)為,空孔的存在打破圍巖應(yīng)力平衡狀態(tài),對裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生一定影響[5-7]。張召冉等[8]分析了空孔及裂紋在爆炸載荷條件下的變化及擴(kuò)展規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn),裂紋優(yōu)先沿炮孔與預(yù)鉆空孔連線方向擴(kuò)展,說明預(yù)鉆空孔可有效引導(dǎo)裂紋擴(kuò)展方向。LI等[9]研究了空孔參數(shù)對巖樣破壞過程中不同時刻最大應(yīng)力、變形特征的影響。楊仁樹等[10]研究了不同空孔參數(shù)條件下爆生裂紋的擴(kuò)展方向、速度及裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子隨時間變化規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn),空孔對裂紋的導(dǎo)向能力隨空孔與炮孔之間距離的增大而減小。李啟月等[11]對鉆爆時單空孔效應(yīng)數(shù)值模型進(jìn)行優(yōu)化,研究了空孔效應(yīng)及巖石破壞規(guī)律,結(jié)果表明,空孔應(yīng)力集中效應(yīng)與炮孔半徑成正比,與空孔間距成反比。ARSHADNEJAD 等[12-13]根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù),建立了半解析和實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,研究空孔直徑及間距對巖石裂紋擴(kuò)展規(guī)律的影響。HAN等[14]基于FEMCZM 數(shù)值方法研究了含裂隙孔類巖石剪切行為,其中空孔形狀、角度對裂紋的萌生、擴(kuò)展、合并具有重要影響。YANG等[15]對具有圓孔的試件進(jìn)行了單軸壓縮試驗(yàn),并建立了含圓孔巖石試樣DEM模型,模型可以很好地描述圓孔周圍的應(yīng)力狀態(tài)。從上述研究可以看出,空孔可有效弱化巖石強(qiáng)度,定向引導(dǎo)裂紋擴(kuò)展,同時空孔布置參數(shù)對裂紋擴(kuò)展規(guī)律為本文研究提供了參考和借鑒。但在實(shí)際應(yīng)用中,利用空孔應(yīng)力集中效應(yīng),采用常規(guī)爆破類方法進(jìn)行定向破巖時,爆破能量不易控,爆破時會產(chǎn)生飛石、有害氣體及粉塵,且巷道成形差、機(jī)械化程度低[16]。在特殊地質(zhì)條件下采用液力漲裂定向破巖具有可行性,但相關(guān)液力漲裂定向破巖機(jī)理研究不夠深入,不同工作參數(shù)對破巖效果影響研究結(jié)果匱乏,因此,利用巖石抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的物理特性(抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的8~10 倍),提出在空孔應(yīng)力集中效應(yīng)作用下的液力定向漲裂破巖技術(shù),為深入分析空孔作用下巖石定向漲裂機(jī)理提供基礎(chǔ)。液力漲裂破巖技術(shù)原理為:利用高壓油泵向驅(qū)動油缸供給高壓油,驅(qū)使中間楔塊向外移動,壓迫中間楔塊兩側(cè)翼片沿徑向移動,最后,利用巖石抗拉能力遠(yuǎn)小于抗壓能力的特點(diǎn)使巖石產(chǎn)生裂紋并破碎。

    本文作者在理論研究的基礎(chǔ)上,對空孔存在條件下,液力漲裂巖石時裂紋擴(kuò)展機(jī)理及漲裂壓力規(guī)律進(jìn)行分析,為定向破碎巖石及相似工程問題提供指導(dǎo)。

    1 空孔效應(yīng)理論

    為了探究空孔存在下巖石應(yīng)力分布狀態(tài)與傳播過程,假設(shè)巖體中存在漲裂孔與空孔,則空孔效應(yīng)力學(xué)模型如圖1所示。分析空孔周圍應(yīng)力分布狀態(tài)可以得到,當(dāng)巖體中計(jì)算點(diǎn)與空孔圓心距離為5倍空孔直徑時,計(jì)算點(diǎn)處切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力相比原巖石應(yīng)力僅改變1%,因此,認(rèn)為空孔效應(yīng)的影響范圍約為空孔直徑的5 倍[17-18]。同時,由于空孔的存在,漲裂孔周圍巖石產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力波在傳播過程中,應(yīng)力幅值和能量會隨著傳播距離增加而不斷降低,巖石中任一點(diǎn)應(yīng)力波峰值為[19]

    圖1 空孔效應(yīng)的力學(xué)模型Fig.1 Mechanical model of holes effect

    式中:σr為巖石中任意一點(diǎn)漲裂徑向應(yīng)力,MPa;σθ為巖石中任意一點(diǎn)漲裂切向應(yīng)力,MPa;p為巖石起裂時作用于孔壁的初始壓力,MPa;R0為漲裂孔半徑,mm;RA為巖石中計(jì)算點(diǎn)距漲裂孔圓心距離,mm;α為應(yīng)力波衰減系數(shù),α=2-μ/(1-μ);μ為巖石泊松比;λ為動態(tài)側(cè)應(yīng)力系數(shù),λ=μ/(1-μ)。

    當(dāng)壓縮應(yīng)力波傳播到空孔B時,空孔B附近應(yīng)力狀態(tài)可由式(2)表示:

    式中:σrr為空孔周圍巖石中某一點(diǎn)徑向應(yīng)力,MPa;σθθ為空孔周圍巖石中某點(diǎn)切向應(yīng)力,MPa;τrθ為空孔周圍巖石中某點(diǎn)剪切應(yīng)力,MPa;R1為空孔半徑,mm;RB為巖石中任意一點(diǎn)距空孔中心距離,mm;θ為巖石中某點(diǎn)到漲裂孔中心連線與漲裂孔和空孔連線之間的夾角。

    當(dāng)巖石中的任意一點(diǎn)在空孔圓周上,即R1=RB,k=1時,將此邊界條件代入到式(2)中得

    對式(3)求dσθθ/dθ,并令dσθθ/dθ=0,可得θ=0或±π 時,σθθ有極大值,θ=±π/2 時,σθθ有極小值,即:

    式中:L為空孔與漲裂孔圓心之間的距離,mm。

    由式(4)可知:空孔與漲裂孔圓心連線上切向應(yīng)力最大,即最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在空孔與漲裂孔圓心連線上,且隨著空孔與漲裂孔中心連線距離L增大,切向應(yīng)力σθθ越小。

    2 空孔作用下定向漲裂破巖試驗(yàn)

    液力漲裂破巖過程如圖2所示。

    圖2 液力漲裂破巖過程Fig.2 Rock breaking process by hydraulic fracturing

    液力漲裂破巖試驗(yàn)系統(tǒng)如圖3所示。試驗(yàn)系統(tǒng)主要由電力控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、圍壓系統(tǒng)和漲裂系統(tǒng)組成,試驗(yàn)中采用的液力漲裂器漲裂力最大為800 N,工作壓力為60 MPa,滿足本試驗(yàn)要求[20]。

    圖3 液力漲裂破巖試驗(yàn)臺組成Fig.3 Composition of hydraulic fracturing and rock breaking test bench

    實(shí)驗(yàn)中巖樣選用典型青石,按照GB/T 50266—2013“工程巖體試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”,利用巖芯鉆機(jī)對青石鉆取測試巖樣,采用CSS 萬能試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)對青石樣本進(jìn)行力學(xué)特性測試,取3次測試結(jié)果求出平均值。青石力學(xué)性能如表1所示。

    表1 青石試樣力學(xué)性能Table 1 Mechanical properties of bluestone samples

    試驗(yàn)中選取的青石長×寬×高為800 mm×800 mm×600 mm,利用圍壓架在巖石水平方向4個側(cè)面均施加4 MPa的圍壓,漲裂孔位于巖石上表面幾何中心位置,直徑×深度為45 mm×350 mm。

    3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

    3.1 空孔效應(yīng)驗(yàn)證

    為驗(yàn)證空孔效應(yīng)的有效性,首先對有無空孔情況下巖石破碎效果進(jìn)行分析,有無空孔的漲裂效果對比如圖4所示。從圖4(a)可以看出:巖石裂紋不沿垂直于分裂方向擴(kuò)展,而沿水平方向擴(kuò)展,這是由于巖石承受外部圍壓力作用,而且沿對角線方向漲裂巖石體積較大,因此分裂方向不能主導(dǎo)巖石裂紋擴(kuò)展方向,裂紋傾向于沿著最小阻力方向擴(kuò)展,即水平方向;從圖4(b)可以看出:在空孔效應(yīng)范圍內(nèi)沿對角線方向預(yù)制1個空孔,在空孔效應(yīng)作用下裂紋沿對角線方向從漲裂孔擴(kuò)展到空孔,并貫穿空孔呈近似直線繼續(xù)擴(kuò)展,對比圖4(a)明顯看出,空孔能較好地引導(dǎo)裂紋擴(kuò)展方向,裂紋和漲裂孔與空孔圓心之間的連線基本重合,說明漲裂孔與空孔圓心之間連線上附近的巖石所受拉應(yīng)力最大,達(dá)到了巖石抗拉強(qiáng)度并產(chǎn)生裂紋,而且在漲裂孔另一側(cè)無空孔區(qū)域,受空孔效應(yīng)影響,裂紋從漲裂孔先直線擴(kuò)展一段距離,然后裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變,進(jìn)一步對比說明空孔能較好地引導(dǎo)并傳播裂紋。因此,通過上述對比分析驗(yàn)證了空孔效應(yīng),說明空孔效應(yīng)下的定向漲裂破巖是可行的。

    圖4 有無空孔的漲裂效果對比Fig.4 Comparison of effect of fracturing with and without holes

    為進(jìn)一步驗(yàn)證空孔效應(yīng)有效性,對有無空孔情況下巖石漲裂壓力變化曲線進(jìn)行分析,有無空孔漲裂壓力曲線對比如圖5所示。由圖5可知:有空孔與無空孔情況下漲裂壓力曲線隨時間變化趨勢基本相同,即均含有巖石起裂階段AG、瞬間泄壓階段GB、巖石分離階段BC、回油階段CD以及躍進(jìn)式破碎區(qū),但2種壓力曲線變化狀態(tài)有明顯區(qū)別。相較于無空孔情況下漲裂壓力曲線,有空孔情況下起裂階段曲線上升趨勢較快,而且對應(yīng)起裂點(diǎn)的壓力也有明顯區(qū)別,有空孔與無空孔情況下巖石起裂壓力分別為36.4 MPa 和46.9 MPa,兩者相差28.8%,這說明預(yù)制空孔輔助破巖使?jié)q裂破巖作業(yè)更易進(jìn)行,并且很大程度上降低了所需漲裂壓力,從而增大了漲裂破巖作用范圍。因此,通過有效性驗(yàn)證,可認(rèn)為空孔效應(yīng)下的定向漲裂破巖是可行的。

    圖5 有無空孔漲裂壓力曲線對比Fig.5 Comparison of fracturing pressure curves with and without holes

    3.2 空孔距離對破巖性能影響

    為研究漲裂孔與空孔之間間距變化對漲裂破巖效果的影響,基于空孔作用下的巖石應(yīng)力分布模型,在巖石對角線上布置與漲裂孔間距分別為150,200,250 和300 mm 的空孔,研究空孔距離在5倍空孔效應(yīng)范圍之內(nèi)、范圍邊界處和范圍之外情況下對漲裂破巖效果的影響,同時保持空孔和漲裂孔尺寸相同。

    按照漲裂孔與空孔之間距離從小到大的順序進(jìn)行漲裂破巖作業(yè),孔距離對漲裂破巖效果影響如圖6所示。由圖6可知:在巖石無空孔一側(cè),巖石裂紋均有向水平方向擴(kuò)展的趨勢,其中前兩種空孔距離的巖石裂紋先沿對角線方向直線擴(kuò)展一段距離,且150 mm空孔距離的巖石裂紋直線擴(kuò)展的距離相對較長,然后向水平方向擴(kuò)展;后兩種空孔距離的巖石裂紋從漲裂孔逐漸向水平方向擴(kuò)展。在巖石有空孔一側(cè),巖石裂紋基本均從漲裂孔擴(kuò)展到空孔,只是隨著空孔距離增大,巖石裂紋線性度越來越差;巖石裂紋貫穿空孔后并不是沿著原路徑繼續(xù)擴(kuò)展,空孔距離為150 mm的巖石裂紋先是沿著原路徑直線擴(kuò)展了一段距離,然后趨于向水平方向擴(kuò)展,而隨著空孔距離增大,后三種空孔距離的巖石裂紋向豎直方向擴(kuò)展趨勢逐漸明顯,說明空孔距離為300 mm左右時不能引導(dǎo)裂紋較好的定向擴(kuò)展。上述現(xiàn)象的原因是,隨著漲裂孔與空孔之間距離增大,漲裂孔與空孔之間圓心連線上巖石所受拉應(yīng)力逐漸減小,空孔效應(yīng)減弱,致使空孔引導(dǎo)和傳播裂紋能力逐漸降低,以至于不能準(zhǔn)確完成定向漲裂破巖。

    圖6 不同空孔距離巖石漲裂效果Fig.6 Effect of rock fracturing with different distances of holes

    為進(jìn)一步分析空孔距離對漲裂破巖效果影響,從巖石漲裂壓力變化規(guī)律分析,不同空孔距離巖石漲裂壓力變化曲線如圖7所示。從圖7可知:不同空孔距離巖石漲裂壓力曲線隨時間變化趨勢基本相同。但隨著空孔距離增大,最大漲裂壓力逐漸增大,最大漲裂壓力分別為36.4 MPa(G1點(diǎn))、38.3 MPa(G2點(diǎn))、43.6 MPa(G3點(diǎn)) 和44.7 MPa(G4點(diǎn));相較于空孔距離為150 mm 的漲裂壓力曲線,其余3種空孔距離壓力曲線在起裂階段中曲線上升幅度較小,特別是空孔距離為250 mm 和300 mm 時更為明顯,這說明空孔距離增大使?jié)q裂集聚能量時間變長,漲裂難度增加。上述原因是因?yàn)榭湛仔?yīng)理論影響范圍為5倍空孔直徑,隨著漲裂孔與空孔之間距離增大,空孔作用下的應(yīng)力集中現(xiàn)象逐漸減小,甚至可以忽略不計(jì),同時,由于漲裂孔與空孔之間圓心連線上巖石所受拉應(yīng)力逐漸減小,為了破碎具有相同力學(xué)性能的巖石,漲裂器需加載更高的漲裂壓力,致使?jié)q裂破巖難度增加,因此,最大漲裂壓力會隨著空孔距離增大而逐漸增大,起裂階段中壓力曲線上升逐漸變得平緩。

    圖7 不同空孔距離巖石漲裂壓力變化曲線Fig.7 Variation curve of rock fracturing pressure with different distances of holes

    為了進(jìn)一步分析不同空孔距離對巖石漲裂效果影響,對其最大漲裂壓力進(jìn)行對比分析,不同空孔距離巖石漲裂壓力變化規(guī)律如圖8所示。從圖8可知:隨著空孔距離增加,巖石最大漲裂壓力不斷增大,特別是在空孔距離從200 mm 增加到250 mm 時,漲裂壓力增加幅度比較明顯。定義漲裂壓力變化率η為

    圖8 不同空孔距離巖石漲裂壓力變化規(guī)律Fig.8 Variation law of rock fracturing pressure with different distances of holes

    式中:pn+1和pn分別為第n+1次和第n次試驗(yàn)的最大漲裂壓力。

    空孔距離150,200,250 和300 mm 時的最大漲裂壓力分別為36.4,38.3,43.6 和44.9 MPa,則空孔距離為200,250和300 mm時漲裂壓力變化率分別為5.2%,13.8%和3.0%。從圖8可以看出:隨著空孔距離均勻增大,漲裂壓力變化率先增大后減小,其中當(dāng)空孔距離從200 mm 增加至250 mm時,漲裂壓力變化率較大,而當(dāng)空孔距離從250 mm增加至300 mm時,漲裂壓力變化率減小。根據(jù)空孔效應(yīng)理論分析得到,空孔效應(yīng)隨著空孔與漲裂孔之間距離的增大而逐漸減小,致使?jié)q裂破巖難度逐漸增大,故所需漲裂壓力逐漸增大;由于空孔效應(yīng)影響范圍約為5 倍空孔直徑,為225 mm,當(dāng)空孔距離為250 mm 和300 mm 時已超出空孔效應(yīng)影響范圍,故空孔距離從200 mm增大到250 mm時最大漲裂壓力變化率較大,而空孔距離從250 mm 增大到300 mm 時,最大漲裂壓力變化率較小。

    3.3 空孔數(shù)量對破巖性能影響

    為研究空孔數(shù)量對漲裂破巖效果的影響,試驗(yàn)中所用青石尺寸、圍壓加載方式和大小、漲裂孔與空孔尺寸均保持不變。漲裂孔位于巖石上側(cè)面中心位置,空孔布置在巖石對角線上,通過改變空孔數(shù)量來研究對漲裂破巖效果的影響,其中漲裂孔和不同空孔之間距離均在空孔效應(yīng)范圍內(nèi),即為150 mm。

    按照空孔數(shù)量從少到多順序進(jìn)行漲裂破巖試驗(yàn),分析空孔數(shù)量對漲裂破巖效果的影響,結(jié)果如圖9所示。對比圖9(a)和(b)可知:圖9(b)中空孔沿同一對角線布置在漲裂孔兩側(cè),雖然2種分裂方向不同,但裂紋均從漲裂孔擴(kuò)展到空孔,并越過空孔繼續(xù)延伸,同時出現(xiàn)一條從漲裂孔近似水平擴(kuò)展的次裂紋,因此空孔弱化了分裂方向主導(dǎo)裂紋擴(kuò)展方向的能力;在圖9(a)無空孔一側(cè),巖石裂紋先沿對角線方向直線擴(kuò)展了一段距離,之后由于空孔效應(yīng)減弱,巖石裂紋沿著阻力最小的方向擴(kuò)展,于是裂紋向水平方向發(fā)生轉(zhuǎn)折,在有空孔一側(cè),由于空孔的存在,裂紋直接貫穿空孔并繼續(xù)延伸,且裂紋線性度較高,進(jìn)一步說明空孔對巖石裂紋有較好的引導(dǎo)能力;相比圖9(a)中裂紋線性度,圖9(b)中裂紋線性度較差,說明沿著垂直漲裂孔和空孔之間連線方向進(jìn)行分裂巖石,巖石定向破碎效果更好。

    圖9 不同空孔數(shù)量巖石漲裂效果Fig.9 Effect of rock fracturing with different number of holes

    對比圖9(b)和(c),圖9(c)中,在巖石另一條對角線上布置1 個空孔,在分裂方向相同的情況下,出現(xiàn)從漲裂孔向3個空孔擴(kuò)展的3條主裂紋,其中在巖石下半部分從漲裂孔擴(kuò)展到空孔的2條主裂紋與豎直方向夾角分別均小于45°,原因有2 方面:一是由于下半部分2 個空孔應(yīng)力疊加作用的影響,使裂紋發(fā)展有向另一個空孔擴(kuò)展的趨勢;二是受分裂方向影響,分裂方向的確定直接決定了非接觸區(qū)域范圍,即拉應(yīng)力區(qū)范圍,所以分裂方向在一定程度上對裂紋擴(kuò)展存在影響。

    對比圖9(c)和(d),在巖石2條對角線上均布置2個空孔,在分裂方向相同的情況下,巖石出現(xiàn)從漲裂孔向4個空孔擴(kuò)展的4條主裂紋,但裂紋僅從空孔圓周貫穿巖石,巖石定向漲裂破碎效果相對較差,如圖9(d)所示,每條裂紋擴(kuò)展方向與豎直方向夾角均小于45°,與圖9(c)中裂紋擴(kuò)展的原因相同。總體可知,空孔對巖石裂紋發(fā)育和引導(dǎo)具有重要作用,隨著空孔數(shù)量增加,巖石損傷程度越明顯,巖石裂紋越多;巖石裂紋擴(kuò)展情況受空孔位置參數(shù)和分裂方向共同影響,漲裂孔與空孔中心連線和垂直分裂方向之間夾角越小,巖石定向破碎效果越好,應(yīng)小于45°。

    為進(jìn)一步分析空孔數(shù)量對漲裂破巖效果影響,對巖石漲裂壓力的變化規(guī)律分析,結(jié)果如圖10所示。從圖10可知,不同空孔數(shù)量巖石漲裂壓力曲線隨時間的變化趨勢基本相同。隨著空孔數(shù)量增多,空孔附近應(yīng)力集中現(xiàn)象越來越明顯,因此不同空孔數(shù)量時最大漲裂壓力逐漸減小,最大漲裂壓力分別為36.4 MPa(G1點(diǎn))、33.7 MPa(G2點(diǎn))、28.2 MPa(G3點(diǎn))和25.4 MPa(G4點(diǎn));相較于2 個空孔數(shù)量的巖石漲裂壓力曲線,其余3種空孔數(shù)量的壓力曲線只有1個明顯的峰值壓力,當(dāng)漲裂壓力達(dá)到次裂紋起裂壓力后,產(chǎn)生裂紋空隙,漲裂壓力短暫下降后又迅速升高至巖石主裂紋起裂壓力,完成漲裂破巖作業(yè),其中,g點(diǎn)和G點(diǎn)對應(yīng)的起裂壓力分別為32.1 MPa 和33.7 MPa,兩者壓力變化率為4.9%。

    圖10 不同空孔數(shù)量巖石漲裂壓力變化曲線Fig.10 Variation curve of rock fracturing pressure with different number of holes

    為進(jìn)一步定量分析不同空孔數(shù)量對巖石漲裂效果影響,從而完善空孔輔助漲裂破巖機(jī)理,對其最大漲裂壓力進(jìn)行對比分析,如圖11所示。從圖11可得:隨著空孔數(shù)量增加,巖石最大漲裂壓力不斷減小,最大漲裂壓力變化率先增大后減小,特別是空孔數(shù)量從2個增加到3個時,漲裂壓力變化率較大,而空孔數(shù)量從1個增加到2個時,漲裂壓力變化率較小。原因是空孔作用下的應(yīng)力集中現(xiàn)象隨著空孔數(shù)量增多越來越明顯,且空孔的存在相當(dāng)于在巖體中增加了自由面,自由面效應(yīng)的存在使?jié)q裂破巖難度變小,所以漲裂壓力隨空孔數(shù)量增多而逐漸減小;空孔效應(yīng)影響范圍約為5倍空孔直徑,當(dāng)巖石存在2 個空孔且為對角線布置時,空孔之間應(yīng)力集中現(xiàn)象互不影響,當(dāng)巖石存在3個空孔時,空孔之間的距離在空孔效應(yīng)影響范圍內(nèi),因此,空孔之間的應(yīng)力集中相互疊加,故空孔數(shù)量從2個增加到3個時,最大漲裂壓力變化較大。

    圖11 不同空孔數(shù)量巖石漲裂壓力變化規(guī)律Fig.11 Variation law of rock fracturing pressure with different number of holes

    4 結(jié)論

    1)通過比較分析有無空孔漲裂破巖試驗(yàn)過程中巖石裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)、漲裂壓力以及漲裂壓力曲線,結(jié)果表明空孔可以有效引導(dǎo)裂紋定向擴(kuò)展及減小漲裂壓力。

    2)隨著漲裂孔與空孔之間距離增大,漲裂孔和空孔之間裂紋線性度越來越差,裂紋貫穿空孔后偏離原路徑趨勢明顯;最大漲裂壓力與漲裂壓力變化率逐漸增大,當(dāng)空孔距離從200 mm增加到250 mm 時,最大漲裂壓力增加較大,在空孔效應(yīng)范圍內(nèi)能較好降低漲裂難度。

    3)隨空孔數(shù)量線性增加,主裂紋數(shù)量增加,但空孔數(shù)量越多,線性度越差;最大漲裂壓力逐漸降低,但漲裂壓力變化率逐漸增加,當(dāng)空孔數(shù)量從2 個增加到3 個時,漲裂壓力變化幅度較大,當(dāng)空孔數(shù)量從3個增加到4個時,漲裂壓力增加相對平緩,說明空孔對漲裂破巖有著促進(jìn)作用,但并不是隨著空孔數(shù)量增多效果就越好。

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    工程爆破(2023年5期)2023-11-02 12:59:44
    雙大空孔對直眼掏槽爆破效果的影響數(shù)值模擬研究
    第十三屆國際爆破破巖學(xué)術(shù)會議的征文即將截止
    工程爆破(2022年2期)2022-06-17 14:15:00
    等體積空孔直眼掏槽槽腔形成過程及其分析*
    爆破(2020年4期)2020-12-16 09:09:52
    裂孔在黃斑
    竹 石
    刀齒切削破巖實(shí)驗(yàn)及分形研究
    腹腔鏡聯(lián)合胃鏡引導(dǎo)下治療食管裂孔疝合并胃間質(zhì)瘤的臨床應(yīng)用
    不同地應(yīng)力下TBM盤形滾刀破巖特性
    腹腔鏡食管裂孔疝修補(bǔ)術(shù)聯(lián)合胃底折疊術(shù)治療食管裂孔疝三例術(shù)中測壓
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