CN112880496A - 一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法 - Google Patents

一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112880496A
CN112880496A CN202110073346.4A CN202110073346A CN112880496A CN 112880496 A CN112880496 A CN 112880496A CN 202110073346 A CN202110073346 A CN 202110073346A CN 112880496 A CN112880496 A CN 112880496A
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic glass
glass plate
blasting
test piece
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110073346.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112880496B (zh
Inventor
王雁冰
杨仁树
张召冉
刘伟
马鑫民
潘长春
苏洪
廖崇超
李书萱
王宝珠
王国豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
University of Science and Technology Beijing USTB
North China University of Technology
Anhui University of Science and Technology
Original Assignee
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
University of Science and Technology Beijing USTB
North China University of Technology
Anhui University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology Beijing CUMTB, University of Science and Technology Beijing USTB, North China University of Technology, Anhui University of Science and Technology filed Critical China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority to CN202110073346.4A priority Critical patent/CN112880496B/zh
Publication of CN112880496A publication Critical patent/CN112880496A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112880496B publication Critical patent/CN112880496B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

本发明公开一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法，包括有机玻璃板、装药管和聚碳酸酯板，有机玻璃板的中央贯穿设置有炮孔，有机玻璃板的背面黏贴有聚碳酸酯板，装药管放置在炮孔内，且装药管的一端与有机玻璃板背面的聚碳酸酯板相粘合；炸药盛装在装药管中，并从装药管中引出有炮线，装药管的另一端与炮孔相平齐，炮孔与装药管的外壁之间注入有含荧光示踪剂的水；有机玻璃板的正面也黏贴有一层聚碳酸酯板，炮线伸出有机玻璃板正面的聚碳酸酯板之外。解决了现有普通爆炸裂纹试验中存在的水溢出的现象，并且将裂纹的扩展规律更加直观化，应力强度因子计算准确，水介质的流动扩展特征也清晰完整的记录下来。

Description

一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法
技术领域
本发明涉及水耦合爆破技术领域，特别是涉及一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法。
背景技术
水耦合爆破已应用于矿山开采、隧道开挖等岩石工程，虽有一定的效果，但并未全面推广使用；其爆破机理尚不完全清楚，尤其是水介质如何驱动裂纹扩展的研究十分困难。
在过去，研究普通爆炸裂纹扩展一般采用焦散线试验系统，使用二维平面模型，研究裂纹扩展的位移、速度、裂尖应力强度因子等物理力学参数。而对于水耦合爆破，如果采用传统的焦散线试验系统和模型试件则存在2个问题：1.二维平面模型较薄，存不下水，水会从裂纹的缝隙处喷出，起不到驱动裂纹扩展的效果；2.如果采用厚度较大的模型试件，则裂纹尖端的奇异场难确定，原有的应力强度因子计算公式将无法使用，进而裂纹尖端的应力特征也就无法确定。
发明内容
本发明的目的是提供一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够进行研究水耦合爆破裂纹扩展的问题，水不喷出、不溢出。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，包括有机玻璃板、装药管和聚碳酸酯板，
所述有机玻璃板的中央贯穿设置有炮孔，所述有机玻璃板的背面黏贴有聚碳酸酯板，所述装药管放置在所述炮孔内，且所述装药管的一端与有机玻璃板背面的聚碳酸酯板相粘合；炸药盛装在所述装药管中，并从装药管中引出有炮线，所述装药管的另一端与所述炮孔相平齐，所述炮孔与装药管的外壁之间注入有含荧光示踪剂的水；所述有机玻璃板的正面也黏贴有一层聚碳酸酯板，所述炮线伸出有机玻璃板正面的聚碳酸酯板之外。
优选地，所述有机玻璃板的厚度为5-10mm。
优选地，所述有机玻璃板的背面通过环氧树脂胶黏贴有聚碳酸酯板，环氧树脂胶的涂覆厚度为1-1.5mm。
优选地，所述有机玻璃板的背面和正面黏贴的聚碳酸酯板的外形尺寸与有机玻璃板的外形尺寸相同。
优选地，所述有机玻璃板的正面通过环氧树脂胶黏贴有聚碳酸酯板，环氧树脂胶的涂覆厚度为1-1.5mm。
本发明还提供一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的方法，根据上述的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，包括以下步骤：
(1)制作试件结构，选择的有机玻璃板厚度为5-10mm；
(2)在有机玻璃板的中央钻炮孔，炮孔贯穿整个有机玻璃板；
(3)在有机玻璃板的背面均匀的涂满透明的环氧树脂胶，要求涂覆的环氧树脂胶的厚度为1-1.5mm；
(4)将与有机玻璃板同尺寸同厚度的聚碳酸酯板黏贴在有机玻璃板的背面；
(5)制作装药管，装药管的直径根据装药不耦合系数确定，装药管的高度和有机玻璃板的厚度一致；
(6)将装药管的一端平面上涂抹胶并将其沾在背面的聚碳酸酯板上；
(7)将炸药装入装药管中，引出炮线；
(8)在装药管与炮孔壁面之间的空间区域用医用注射器注入水，水中提前加入荧光示踪剂；
(9)在有机玻璃板上表面涂满透明的环氧树脂胶，要求涂覆的环氧树脂胶的厚度为1～1.5mm；
(10)在有机玻璃板的上表面黏贴一层与有机玻璃板同尺寸同厚度的聚碳酸酯板，试件结构即可加工完成；
(11)将上述试件结构拿到数字激光焦散线试验系统中，引燃炮线起爆，记录焦散斑照片；
(12)在激光的照射下，水介质在裂纹扩展过程中发光，用高速相机直接观察记录水介质的扩展情况。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明中的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法，通过设置新的适合研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件，解决了现有普通爆炸裂纹试验中存在的水溢出的现象，并且将裂纹的扩展规律更加直观化，应力强度因子计算准确，水介质的流动扩展特征也清晰完整的记录下来。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为试件结构的正面示意图；
图2为试件结构的组成结构图；
其中，1炸药；2装药管；3炮孔；4水；5有机玻璃板；6环氧树脂胶；7聚碳酸酯板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够进行研究水耦合爆破裂纹扩展的问题，水不喷出、不溢出。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示，本实施例提供一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，包括有机玻璃板5、装药管2和聚碳酸酯板7，
有机玻璃板5的中央贯穿设置有炮孔3，有机玻璃板5的背面黏贴有聚碳酸酯板7，装药管2放置在炮孔3内，且装药管2的一端与有机玻璃板5背面的聚碳酸酯板7相粘合；炸药1盛装在装药管2中，并从装药管2中引出有炮线，装药管2的另一端与炮孔3相平齐，炮孔3与装药管2的外壁之间注入有含荧光示踪剂的水4；有机玻璃板5的正面也黏贴有一层聚碳酸酯板7，炮线伸出有机玻璃板5正面的聚碳酸酯板7之外。
具体地，有机玻璃板5的厚度为5-10mm；有机玻璃板5的背面和上表面均通过环氧树脂胶6黏贴有聚碳酸酯板7，环氧树脂胶6的涂覆厚度为1-1.5mm。有机玻璃板5的背面和正面黏贴的聚碳酸酯板7的外形尺寸与有机玻璃板5的外形尺寸相同。
本发明还提供一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的方法，根据上述的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，包括以下步骤：
(1)制作试件结构，选择的有机玻璃板5(PMMA)厚度为5-10mm，PMMA是脆性材料，有很好的各向光学同性，适用于焦散线试验；
(2)在有机玻璃板5的中央钻炮孔3，炮孔3贯穿整个有机玻璃板5；
(3)在有机玻璃板5的背面均匀的涂满透明的环氧树脂胶6，要求涂覆的环氧树脂胶6的厚度为1-1.5mm；
(4)将与有机玻璃板3同尺寸同厚度的聚碳酸酯板7黏贴在有机玻璃板5的背面；聚碳酸酯板7弹性非常好，在爆炸荷载的作用下只发生弹性变形而不出现裂纹。
(5)制作装药管2，装药管2的直径根据装药不耦合系数确定，装药管2的高度和有机玻璃板5的厚度一致；
(6)将装药管2的一端平面上涂抹胶并将其沾在背面的聚碳酸酯板7上；
(7)将炸药1装入装药管2中，引出炮线；
(8)在装药管2与炮孔3壁面之间的空间区域用医用注射器注入水4，水4中提前加入荧光示踪剂；水4中加了荧光介质，很好的记录了水4的各种变化特征。
(9)在有机玻璃板5上表面涂满透明的环氧树脂胶6，要求涂覆的环氧树脂胶6的厚度为1～1.5mm；
(10)在有机玻璃板5的上表面黏贴一层与有机玻璃板5同尺寸同厚度的聚碳酸酯板7，试件结构即可加工完成；
(11)将上述试件结构拿到数字激光焦散线试验系统中，引燃炮线起爆，记录焦散斑照片；
(12)在激光的照射下，水介质在裂纹扩展过程中发光，用高速相机直接观察记录水介质的扩展情况。
进一步地，选择有机玻璃板5的尺寸为400mm×400mm×6mm，炮孔3直径为10mm，装药管2的内径为6mm，装药管2的外径为7mm，环氧树脂胶6的涂覆厚度为1mm。爆后裂纹只在有机玻璃板5中扩展，且水介质没有喷出、溢出的现象。应力强度因子计算准确，水介质的流动扩展特征也清晰完整的记录下来。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，其特征在于：包括有机玻璃板、装药管和聚碳酸酯板，
所述有机玻璃板的中央贯穿设置有炮孔，所述有机玻璃板的背面黏贴有聚碳酸酯板，所述装药管放置在所述炮孔内，且所述装药管的一端与有机玻璃板背面的聚碳酸酯板相粘合；炸药盛装在所述装药管中，并从装药管中引出有炮线，所述装药管的另一端与所述炮孔相平齐，所述炮孔与装药管的外壁之间注入有含荧光示踪剂的水；所述有机玻璃板的正面也黏贴有一层聚碳酸酯板，所述炮线伸出有机玻璃板正面的聚碳酸酯板之外。
2.根据权利要求1所述的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，其特征在于：所述有机玻璃板的厚度为5-10mm。
3.根据权利要求1所述的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，其特征在于：所述有机玻璃板的背面通过环氧树脂胶黏贴有聚碳酸酯板，环氧树脂胶的涂覆厚度为1-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，其特征在于：所述有机玻璃板的背面和正面黏贴的聚碳酸酯板的外形尺寸与有机玻璃板的外形尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，其特征在于：所述有机玻璃板的正面通过环氧树脂胶黏贴有聚碳酸酯板，环氧树脂胶的涂覆厚度为1-1.5mm。
6.一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的方法，根据权利要求1-5所述的研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作试件结构，选择的有机玻璃板厚度为5-10mm；
(2)在有机玻璃板的中央钻炮孔，炮孔贯穿整个有机玻璃板；
(3)在有机玻璃板的背面均匀的涂满透明的环氧树脂胶，要求涂覆的环氧树脂胶的厚度为1-1.5mm；
(4)将与有机玻璃板同尺寸同厚度的聚碳酸酯板黏贴在有机玻璃板的背面；
(5)制作装药管，装药管的直径根据装药不耦合系数确定，装药管的高度和有机玻璃板的厚度一致；
(6)将装药管的一端平面上涂抹胶并将其沾在背面的聚碳酸酯板上；
(7)将炸药装入装药管中，引出炮线；
(8)在装药管与炮孔壁面之间的空间区域用医用注射器注入水，水中提前加入荧光示踪剂；
(9)在有机玻璃板上表面涂满透明的环氧树脂胶，要求涂覆的环氧树脂胶的厚度为1～1.5mm；
(10)在有机玻璃板的上表面黏贴一层与有机玻璃板同尺寸同厚度的聚碳酸酯板，试件结构即加工完成；
(11)将上述试件结构拿到数字激光焦散线试验系统中，引燃炮线起爆，记录焦散斑照片；
(12)在激光的照射下，水介质在裂纹扩展过程中发光，用高速相机直接观察记录水介质的扩展情况。
CN202110073346.4A 2021-01-20 2021-01-20 一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法 Active CN112880496B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110073346.4A CN112880496B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110073346.4A CN112880496B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112880496A true CN112880496A (zh) 2021-06-01
CN112880496B CN112880496B (zh) 2021-12-10

Family

ID=76051306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110073346.4A Active CN112880496B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112880496B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114511534A (zh) * 2022-01-28 2022-05-17 江苏泰和木业有限公司 一种基于图像处理的pc板裂纹判断方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057888A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Asahi Kasei Chemicals Corp 装てんパイプ
CN203422372U (zh) * 2013-08-21 2014-02-05 中国矿业大学(北京) 一种用于模拟深部巷道爆破诱发灾害的实验系统
CN203811458U (zh) * 2013-12-23 2014-09-03 中国矿业大学(北京) 一种岩石爆破超动态应变场监测系统
CN105424445A (zh) * 2016-01-13 2016-03-23 大连理工大学 一种岩石爆破裂纹提取试验槽
CN105928858A (zh) * 2016-07-06 2016-09-07 西南交通大学 大尺寸不规则原状裂隙岩室内渗流测试方法
CN107167496A (zh) * 2017-04-18 2017-09-15 中国矿业大学(北京) 一种研究不耦合装药爆炸致裂效应的实验方法
CN107421404A (zh) * 2017-09-19 2017-12-01 中国矿业大学(北京) 一种获取爆炸过程中动、静作用关系比例的方法及装置
CN208622317U (zh) * 2018-04-12 2019-03-19 西南科技大学 一种爆破内部作用裂纹扩展实验模型装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057888A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Asahi Kasei Chemicals Corp 装てんパイプ
CN203422372U (zh) * 2013-08-21 2014-02-05 中国矿业大学(北京) 一种用于模拟深部巷道爆破诱发灾害的实验系统
CN203811458U (zh) * 2013-12-23 2014-09-03 中国矿业大学(北京) 一种岩石爆破超动态应变场监测系统
CN105424445A (zh) * 2016-01-13 2016-03-23 大连理工大学 一种岩石爆破裂纹提取试验槽
CN105928858A (zh) * 2016-07-06 2016-09-07 西南交通大学 大尺寸不规则原状裂隙岩室内渗流测试方法
CN107167496A (zh) * 2017-04-18 2017-09-15 中国矿业大学(北京) 一种研究不耦合装药爆炸致裂效应的实验方法
CN107421404A (zh) * 2017-09-19 2017-12-01 中国矿业大学(北京) 一种获取爆炸过程中动、静作用关系比例的方法及装置
CN208622317U (zh) * 2018-04-12 2019-03-19 西南科技大学 一种爆破内部作用裂纹扩展实验模型装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王雁冰: "爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114511534A (zh) * 2022-01-28 2022-05-17 江苏泰和木业有限公司 一种基于图像处理的pc板裂纹判断方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112880496B (zh) 2021-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112880496B (zh) 一种研究水耦合爆破驱动裂纹扩展规律的试件结构及方法
Ding et al. Experimental results of blast-induced cracking fractal characteristics and propagation behavior in deep rock mass
CN104776765B (zh) 一种静态爆破聚能装置及其爆破方法
CN105547778A (zh) 一种石油地质研究中人造岩心的制作方法及其应用
CN106526131A (zh) 一种模拟岩墙轴向微扰动触发型岩爆的实验方法
Yuan et al. Plate impact experiments to investigate shock-induced inelasticity in Westerly granite
Ding et al. Influence of stress waves on the propagation behavior of main crack induced by the slotted cartridge blasting
Weiwei et al. Application of 3D geological modeling in horizontal well development of tight sandstone oil reservoirs: a case study of Block S in Ordos basin
Yang et al. Behavior and law of crack propagation in the dynamic-static superimposed stress field
Yu et al. Fluctuation characteristic test of oblique stress waves in infilled jointed rock and study of the analytic method
Ping et al. Study on mechanical properties and energy consumption of fissured sandstone with different dip angles under impact load
Shen et al. Penetration form of inter-hole cracks under double-hole blasting conditions with inclined fissures
Li et al. Dynamic mechanical properties of structural anisotropic coal under low and medium strain rates
Nakamura Model experiments on effectiveness of fracture plane control methods in blasting
CN111749696B (zh) 一种可完整获取崩落法放矿模拟试验后矿石残留体的方法
Wang et al. Study on simulation of cement plug—formation interface stripping failure and main influencing factors
CN116181301B (zh) 一种水平井立体井网压裂多缝干扰的模拟方法及模拟系统
Huang et al. Study on timing sequence control fracture blasting excavation of deep rock masses with filled joints
Xu et al. Experimental Study of Strain Rockburst considering Temperature Effect: Status‐of‐the‐Art and Prospect
Chen et al. Design method of blasthole charge structure based on lithology distribution
Jia-Jun et al. Development and Application of a Hydraulic Loading Test System That Provides Continuous and Stable Hydraulic Pressure
CN115727730B (zh) 一种矿用不耦合连续装药间隔装置及使用方法
Manes et al. Numerical modelling of the mechanical behaviour of Aluminosilicate Glass: A comparison between two simulation approaches
Zou et al. Engineering properties of ceramsite proppant and its application on hydraulic fracture for a coalbed methane well
CN115163041B (zh) 一种煤层底板水平分支井注浆堵水可视化实验模拟方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant