软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展影响的实验研究

摘要

为研究与炮孔平行的软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展的影响，通过钢制模具浇筑长宽高为40 cm×40 cm×36 cm、含不同软弱夹层(泥土和石子、泥土、水)的水泥砂浆试块进行爆破模拟实验。试块浇筑过程中，沿软弱夹层中垂线方向、距炮孔8 cm、12 cm、18 cm处对称预埋6个深度为10cm的径向应变砖，用于超动态应变仪监测试块爆破过程中内部的应变变化；同时，采用高速摄影仪观测试块爆破裂纹扩展过程。对比分析同一试块炮孔两侧(软弱夹层侧和完整侧)和不同试块之间软弱夹层侧的裂纹扩展结果和应变差异，结果表明：同一试块，靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度比完整侧更快；不同试块之间，随着软弱夹层强度的降低，靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度越快、裂纹扩展越充分。软弱夹层具有阻止裂纹扩展的效果，软弱夹层强度越低止裂效果越明显；软弱夹层两端生成翼裂纹，且软弱夹层强度越低，翼裂纹扩展速度越快。试块各测点的峰值应变值在0.0178～0.0640之间，对应的峰值应力为49.9～179.2 MPa,且随着距离的增大，应力波衰减速度在一定范围内呈先大后小再由小到大的趋势；软弱夹层强度越低，爆炸应力波衰减越快。

关键词

软弱夹层 / 岩石破碎 / 裂纹扩展 / 应变

基金资助

安徽省高校自然科学研究重点项目(KJ2019A0123); 淮南市“50·科技之星”创新团队项目(淮人才[2014]2号)