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物理学 > 地球物理

arXiv:2501.06855 (physics)
[提交于 2025年1月12日 ]

标题: 不同超深值预裂爆破后的爆炸后损伤评估:来自二维模拟和三维实验的见解

标题: Evaluation of post-blast damage in cut blasting with varying extra-depths: insights from 2D simulations and 3D experiments

Authors:Changda Zheng, Renshu Yang, Jinjing Zuo, Canshu Yang, Yuanyuan You, Zhidong Guo
摘要: 在爆破工程中,孔利用率为评估爆破性能的关键指标。 尽管先前的研究已经探讨了扩张空间、切割设计、原岩应力条件和岩石特性对孔利用率的影响,但关于额外深度(定义为切割孔超出辅助孔深度的部分)与孔利用率之间的内在关系研究仍显不足。 这一理解上的空白阻碍了深孔爆破中残孔和孔底未破裂岩石等问题的解决,从而限制了孔利用率的提升。 本研究采用简化的双孔模型进行额外深度切割爆破,开展了二维数值模拟和三维水泥砂浆模型实验。 系统地研究了在额外深度作为单一变量时的爆破损伤特征、分形损伤和能量演变。 获得了孔利用率、空腔直径、空腔体积和碎块尺寸分布等实验参数,以全面分析额外深度对爆破后岩石损伤的非线性影响及其机制。 模拟和实验结果均表明,爆破损伤参数随着额外深度的增加呈现出先增加后减少的非线性趋势。 适当增加额外深度可以提高岩石破碎效率,而过大的额外深度由于孔底约束效应会降低效率。 调整额外深度可以优化爆炸能量在岩石破碎和岩石抛掷之间的分布。
摘要: In blasting engineering, borehole utilization is a key metric for evaluating blasting performance. While previous studies have examined the effects of expansion space, cutting design, in-situ stress conditions, and rock properties on borehole utilization, research on the intrinsic relationship between extra-depth defined as the portion of the cut hole extending beyond the depth of auxiliary holes and borehole utilization remains insufficient. This gap in understanding has hindered the resolution of issues such as residual boreholes and unbroken rock at the borehole bottom in deep-hole blasting, thereby limiting improvements in borehole utilization. This study employs a simplified double-hole model for extra-depth cut blasting to conduct two-dimensional numerical simulations and three-dimensional cement mortar model experiments. It systematically investigates the blasting damage characteristics, fractal damage, and energy evolution under varying extra-depth as a single variable. Experimental parameters such as borehole utilization, cavity diameter, cavity volume, and fragment size distribution were obtained to comprehensively analyze the nonlinear effects of extra-depth on post-blast rock damage and its mechanisms. Both simulation and experimental results indicate that blasting damage parameters exhibit a nonlinear trend of initially increasing and then decreasing with increasing extra-depth. Appropriately increasing the extra-depth improves rock breakage efficiency, while excessive extra-depth reduces efficiency due to confinement effects at the borehole bottom. Adjusting the extra-depth can optimize the distribution of explosive energy between rock fragmentation and rock ejection.
主题: 地球物理 (physics.geo-ph)
引用方式: arXiv:2501.06855 [physics.geo-ph]
  (或者 arXiv:2501.06855v1 [physics.geo-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.06855
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Changda Zheng [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 1 月 12 日 16:11:27 UTC (3,157 KB)
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