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第1章 绪论1

1.1 工程爆破作用及其分区1

1.1.1 工程爆破作用分区1

1.1.2 不同爆破作用区域的损伤断裂机理3

1.2 掘进爆破的现状及进展4

1.2.1 掘进爆破的特点和适应条件4

1.2.2 掘进爆破的新进展6

1.2.3 爆破效果的评价7

1.3 岩体爆破损伤断裂理论进展8

1.3.1 岩石爆破理论模型8

1.3.2 岩石爆破损伤断裂机理9

1.4 开挖爆破对围岩的损伤作用11

第2章 岩体爆破损伤断裂机理14

2.1 岩石爆破损伤模型及损伤变量14

2.1.1 现有岩石爆破损伤模型及评述14

2.1.2 岩石损伤变量的定义及有效弹性模量17

2.2 岩石爆破损伤断裂过程和破坏准则20

2.2.1 岩石爆破损伤断裂过程20

2.2.2 岩石爆破损伤断裂准则20

2.3 爆炸冲击波作用下的岩体破坏作用22

2.3.1 孔壁岩石中的初始冲击波参数22

2.3.2 破碎区半径23

2.3.3 数值计算结果分析24

2.4 爆炸应力波作用下的岩体损伤模型24

2.4.1 基本假设25

2.4.2 基于Taylor方法的岩石爆破损伤模型25

2.5 爆生气体作用下的岩石裂纹扩展26

2.5.1 爆生气体作用下岩石内的应力场26

2.5.2 爆生气体驱动压力作用下的裂纹扩展27

2.5.3 爆生气体压力场作用下爆破中区的裂纹扩展30

2.5.4 算例32

2.6 岩体内的爆破损伤场33

2.6.1 岩体内的爆破损伤过程33

2.6.2 岩石在爆炸载荷作用下的损伤场34

第3章 煤体的爆破作用机理38

3.1 煤体的工程性质38

3.1.1 煤体的物理力学性质38

3.1.2 煤体的结构特征39

3.1.3 煤体的孔隙特征39

3.1.4 煤体的工程分类40

3.2 煤体的爆破作用机理42

3.2.1 煤体中爆破作用特点42

3.2.2 煤体中的爆破作用原理43

3.2.3 煤体的爆破损伤断裂准则44

3.3 煤体爆炸应力场及其破坏准则45

3.3.1 含瓦斯煤体的有效应力45

3.3.2 煤体中的爆炸应力波47

3.3.3 爆生气体作用下煤体中的应力场48

3.4 煤体爆破损伤及其作用模型49

3.4.1 煤体中的爆破损伤变量49

3.4.2 煤体中的爆破损伤模型50

3.4.3 煤体在爆生气体作用下的断裂准则50

3.5 含瓦斯煤体的爆破裂纹扩展51

3.5.1 煤体在爆破作用下的应力强度因子52

3.5.2 爆生气体和瓦斯气体作用下爆破近区的裂纹扩展55

3.5.3 爆生气体和瓦斯气体压力作用下爆破中区的裂纹扩展56

3.5.4 煤体爆破裂纹扩展分析57

第4章 岩体内的爆破地震波及其振动特征61

4.1 爆破地震波及其振动效应61

4.1.1 爆破地震效应61

4.1.2 爆破地震波及其特征62

4.1.3 影响爆破地震波传播的主要因素65

4.2 岩体爆破地震波的震源分析66

4.2.1 岩体爆破地震波的震源66

4.2.2 岩石爆破作用的非弹性介质状态区71

4.2.3 岩石爆破作用的地震作用区72

4.3 爆破振动判据及安全标准73

4.3.1 爆破振动危害作用73

4.3.2 爆破振动危害控制标准74

第5章 煤岩体中爆炸应力波及爆破损伤试验77

5.1 爆破模拟试验测试技术77

5.1.1 超动态应变测试系统77

5.1.2 爆炸应力测试系统79

5.2 岩体内爆炸应力波的测试分析80

5.2.1 试验方案及试验条件80

5.2.2 爆炸应变波的测试及分析82

5.3 煤岩模拟材料中的爆炸应力波测试分析86

5.3.1 试验模型和测试方法87

5.3.2 模拟煤体爆炸应力波测试结果87

5.3.3 模拟煤体爆炸应力波测试结果分析90

5.4 岩体爆破损伤作用的试验研究92

5.4.1 爆破损伤岩石的力学特性试验92

5.4.2 爆破损伤岩石的细观损伤力学模型93

5.4.3 岩体爆破损伤测试94

5.5 煤岩爆破裂纹扩展试验96

5.5.1 煤岩爆破裂纹扩展的模拟试验方案96

5.5.2 煤岩爆破裂纹扩展的模拟试验结果分析98

第6章 煤岩体爆破作用的数值模拟102

6.1 非线性动力有限元程序及力学模型102

6.1.1 控制方程组103

6.1.2 材料模型和状态方程104

6.2 岩石爆破损伤作用的数值模拟105

6.2.1 岩石爆破损伤模型105

6.2.2 流体弹塑性模型106

6.2.3 岩石爆破过程的计算流程106

6.2.4 岩体爆破损伤的数值模拟107

6.3 隧道爆破开挖对围岩影响的数值模拟112

6.4 爆破对临近隧道影响的数值模拟114

6.5 含瓦斯煤体爆炸应力场的数值模拟124

第7章 掘进爆破对围岩的损伤作用127

7.1 掘进爆破对围岩的损伤与控制标准127

7.1.1 爆破对围岩的损伤与破坏标准127

7.1.2 柱状装药爆破的质点振动速度预测方法129

7.2 爆破对岩体基本质量和围岩稳定性的影响130

7.2.1 爆破对工程岩体稳定性的影响130

7.2.2 爆破对岩体基本质量指标BQ的影响131

7.2.3 爆破对围岩损伤的现场试验132

7.3 爆破对临近隧道的影响135

7.3.1 爆破对临近隧道的影响因素136

7.3.2 掘进爆破对临近隧道的振动速度分析137

7.3.3 地面爆破对临近隧道的振动影响138

7.3.4 降低爆破振动的有效措施139

7.4 掘进爆破的振动危害与控制140

7.4.1 青藏铁路西格二线关角高原隧道爆破140

7.4.2 青藏铁路风火山高原冻土隧道爆破148

7.4.3 渝怀铁路圆梁山岩溶隧道爆破153

7.4.4 深圳地铁开挖爆破160

第8章 围岩损伤控制爆破技术166

8.1 概述166

8.2 围岩损伤控制爆破基本原理167

8.2.1 光面爆破技术原理和方法167

8.2.2 定向断裂控制爆破技术原理和方法168

8.3 围岩损伤控制爆破技术及参数169

8.3.1 周边定向断裂爆破的装药结构及其特点169

8.3.2 水介质耦合切缝管定向断裂爆破技术170

8.3.3 水介质耦合切缝管定向断裂爆破的破岩机理175

8.3.4 光面爆破参数176

8.4 围岩损伤控制爆破在隧道工程中的应用178

8.4.1 隧道围岩损伤控制爆破方法及参数178

8.4.2 隧道围岩损伤控制爆破效果分析181

参考文献183