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该模型的应力强度因子为:K1 = Fq ( t) π( a R) (1)
式中: a —单边裂纹长度; F —影响系数。
随着裂纹的不断扩展, 圆孔的影响程度越来越小, 上述模型可简化为裂纹表面受均布荷载的断裂模型。
该模型的应力强度因子为:K1 =2q( t)ππ( a R) ·sin- 1 -Ra R(2)
随着裂纹的进一步扩展, 此时可将分布力看成集中力。
该模型的应力强度因子为:K1 = 2q( t)π( a R)(3)
当取R = 20mm 时, 式(1) 、(2) 、(3) 的变化:
当a ≥2 R 时, 式(1) 、(2)与式(3) 的误差均分别小于5 % , 故可用(2) 、(3) 式代替(1) 式计算应力强度因子。
此时, 圆孔影响已很小, 可将受内压的圆孔双边裂纹看成表面受均布荷载的直线裂纹, 进一步可简化为受集中力, 应力强度因子:K1 = 2 2 Rq ( t)W sin 2π( a R)W(4)
随着膨胀力的增加, 裂纹扩展的速度继续变化, 在这个过程中, 根据断裂判据应有: K1 =K1c , 所以, a ≥2 R 时, 裂纹扩展条件为:
K1c =2q( t)π Wtanπ( a R)Wsin- 1sinπRWsinπ( a R)W(5)
也即:K1c = 2 2 Rq ( t)W sin 2π( a R)W(6)
式中K1c为岩石的断裂韧性, 可由实验测定。
取R = 20mm、W = 400mm , 由(5) 、(6) 式计算出的膨胀力与裂纹长度的关系。
在a R ≤W4 的范围内, 随着裂纹长度a 的增加, 所需膨胀力q也增大。也就是说, 对应一定的膨胀压力, 裂纹仅能扩展一定距离, 若要进一步使裂纹扩展, 必须不断增大膨胀压力, 这就是静态破碎所需膨胀压力远大于岩石抗拉强度的原因。
通过对静态破碎剂破岩机理的研究, 认为将静态破碎剂应用于煤矿井下地质构造处理方面具有很大前景, 对于地质构造的处理是一次极大的技术革新。需解决的主要问题是:
(1) 从破岩机理出发, 开发适用于煤矿井下的高效能静态破碎剂, 使其在操作上、反应时间、压力大小及释放过程符合要求;
(2) 开发和改进破碎剂搅拌、注浆设备;
(3) 改进钻孔施工技术, 并按照施工特定要求改进钻孔设备 。
该模型的应力强度因子为:K1 = Fq ( t) π( a + R) (1)
式中: a -单边裂纹长度; F -影响系数。
随着裂纹的不断扩展, 圆孔的影响程度越来越小, 上述模型可简化为裂纹表面受均布荷载的断裂模型。
该模型的应力强度因子为:K1 =2q( t)ππ( a + R) ·sin- 1 -Ra + R(2)
随着裂纹的进一步扩展, 此时可将分布力看成集中力。
该模型的应力强度因子为:K1 = 2q( t)π( a + R)(3)
当取R = 20mm 时, 式(1) 、(2) 、(3) 的变化:
当a ≥2 R 时, 式(1) 、(2)与式(3) 的误差均分别小于5 % , 故可用(2) 、(3) 式代替(1) 式计算应力强度因子。
此时, 圆孔影响已很小, 可将受内压的圆孔双边裂纹看成表面受均布荷载的直线裂纹, 进一步可简化为受集中力, 应力强度因子:K1 = 2 2 Rq ( t)W sin 2π( a + R)W(4)
随着膨胀力的增加, 裂纹扩展的速度继续变化, 在这个过程中, 根据断裂判据应有: K1 =K1c , 所以, a ≥2 R 时, 裂纹扩展条件为:
K1c =2q( t)π Wtanπ( a + R)Wsin- 1sinπRWsinπ( a + R)W(5)
也即:K1c = 2 2 Rq ( t)W sin 2π( a + R)W(6)
式中K1c为岩石的断裂韧性, 可由实验测定。
取R = 20mm、W = 400mm , 由(5) 、(6) 式计算出的膨胀力与裂纹长度的关系。
在a + R ≤W4 的范围内, 随着裂纹长度a 的增加, 所需膨胀力q也增大。也就是说, 对应一定的膨胀压力, 裂纹仅能扩展一定距离, 若要进一步使裂纹扩展, 必须不断增大膨胀压力, 这就是静态破碎所需膨胀压力远大于岩石抗拉强度的原因。
1、预先打孔,用户可根据被破物的材质、结构、形状和破碎要求等因素(参看表B),设计不同的孔径、孔距、孔深等,被破碎的物体必须有1-2个以上的自由面,打孔时应在自由面的一面打孔,使物体开裂不受外力阻碍。...
静态破碎剂指凡经高温煅烧以氧化钙为主体的无机化合物,掺入适量外加剂共同粉磨制成的具有高膨胀性能的非爆破性破碎用粉状材料。
其破碎原理相当于石头上植物的生长。其膨胀能力有限,开山简直天方夜谭
随着膨胀压力的增大, 岩石的破碎发展过程如下: 裂缝的发生、发展、张开幅度的增大, 这是与普通炸药破岩机理的区别。
假设在无限大的弹性体内有一孔, 该孔半径 , 内壁作用压力, 此时任意半径处的径向拉伸应力 、切向拉伸应力。
当拉伸应力超过被破碎体的抗拉强度时,被破碎体便产生裂纹进而导致破碎。
由于破碎剂的膨胀压力所产生的压应力和垂直方向的拉应力的作用, 不仅在孔的周边产生裂缝,而且破碎剂的膨胀压力在裂缝发生后一直持续下去。因此, 所发生的裂缝也继续发展下去, 这样依次不断地发生新的裂缝。通常, 在单一孔内产生的裂缝有2~4 条 。
岩石和混凝土都是脆性材料, 一般岩石的抗拉强度约为5~10MPa ; 混凝土的抗拉强度约为2~6MPa , 而静态破碎剂产生的压力为40MPa 以上。因此, 只要合理的选择钻孔参数, 就能较容易的破碎混凝土和各种岩石。
在实际工程中, 通常采用同一种孔径、同一药剂, 同时装药。也就是说, 在任何时刻, 两炮孔参数及作用效果是一致的。
为了取得较大的σ值, 以促进裂纹的发展, 应尽可能增大孔径并缩小孔眼间距。当有许多孔眼以等间距成排布置时, 被破碎体所受应力会得到加强, 在各孔眼之间就会呈现最大的压应力和拉应力。由于孔眼轴心面上的拉应力的叠加, 使轴心面上的孔壁处的拉应力值最大, 并最先达到被破碎体的抗拉强度, 于是就会在孔眼轴心面的孔壁面处,最先开始产生径向裂纹, 随着膨胀压力的增大, 裂纹逐渐加大加深。
当破碎剂充填孔与孔之间的距离适当时, 由相邻的孔产生的裂缝以互相连接的形式发展。如果适当地设计钻孔间距和钻孔角度, 则可以对自由面条件较差的岩体进行有计划的破碎 。
随着膨胀压力的增大, 岩石的破碎发展过程如下: 裂缝的发生、发展、张开幅度的增大, 这是与普通炸药破岩机理的区别。
假设在无限大的弹性体内有一孔, 该孔半径 , 内壁作用压力, 此时任意半径处的径向拉伸应力 、切向拉伸应力。
当拉伸应力超过被破碎体的抗拉强度时,被破碎体便产生裂纹进而导致破碎。
由于破碎剂的膨胀压力所产生的压应力和垂直方向的拉应力的作用, 不仅在孔的周边产生裂缝,而且破碎剂的膨胀压力在裂缝发生后一直持续下去。因此, 所发生的裂缝也继续发展下去, 这样依次不断地发生新的裂缝。通常, 在单一孔内产生的裂缝有2~4 条 。
静态破碎剂的性能优化与工程应用
静态破碎剂是以煅烧的氧化钙为主体的粉末状无机化合物,用水调成浆体灌入岩石或者混凝土钻孔中,随着水化反应的进行,膨胀与硬化同时进行,生成新的膨胀物质,缓慢而且静静的将膨胀压力施加给孔壁,从而将介质破碎。和传统炸药爆破方式比较,静态破碎在反应进行过程中,平静无声响,不产生有毒物质,且在局
静态破碎剂在特殊硐室施工中的应用
利用静态破碎剂无震动、无噪声、无飞石和无毒气的情况下安全破碎特性,应用到无法正常爆破的硐室的施工中,合理优化炮眼布置及装药量,实现安全、优质、快速施工的目的,为矿井特殊条件下施工探索出一条新经验。
答:凡经高温煅烧以氧化钙为主体的无机化合物,掺入适量外加剂共同粉磨制成的具备高膨胀性能的非爆破性破碎用粉状材料,称为无声破碎剂(SoundlessCrackingAgent,简称SCA),又称静态破碎剂(又名无声破石剂、裂石剂、膨胀剂、无声炸药)。
什么是静态破碎剂?下列不属于静态破碎剂主要特点的是( )。
A.固体膨胀
B.低压
C.慢加载
D.快起爆
【正确答案】D
【答案解析】本题考查的是爆破器材和方法。SCA主要特点是固体膨胀、低压、慢加载。参见教材P80。
一、爆破器材
炸药:铵梯炸药;粉状铵油炸药;铵松蜡与铵沥蜡炸药;水胶炸药;乳化炸药;光面(预裂)爆破专用炸药;低爆速炸药;静态破碎剂
起爆器材:传爆器材;雷管;导爆管(包括火雷管、电雷管、导爆索)。
二、爆破方法
1.浅孔爆破法
孔径小于75mm、深度小于5m的钻孔爆破称为浅孔爆破。
可适应各种地形条件,中大网校而且便于控制开挖面的形状和规格。
2.深孔爆破法
孔径大于75mm、孔深大于5m的钻孔爆破称为深孔爆破。
大型基坑开挖和大型采石场开采的主要方法。
3.洞室爆破法
洞室爆破是指在专门设计开挖的洞室或巷道内装药爆破的一种方法。
4.预裂爆破法
预裂爆破是沿设计开挖轮廓钻一排预裂炮孔,在开挖区未爆之前先行爆破,从而获得一条预裂缝,利用这条预裂缝,在开挖区爆破时切断爆区裂缝向保留岩体发展,防止或减弱爆破震动向开挖轮廓以外岩体的传播,达到保护保留岩体或邻近建筑物免受爆破破坏的目的。
预裂炮孔的角度应与开挖轮廓边坡坡度一致,最好一次钻到设计深度。如果基础不允许产生裂缝,则预裂炮孔至设计开挖面应预留一定距离。
5.光面爆破法
光面爆破是一种利用布置在设计开挖轮廓线上的光面爆破炮孔,将作为围岩保护层的“光爆层”爆除,从而获得一个平整的洞室开挖壁面的控制爆破方式。