抑制预裂缝端部翼裂纹起裂动焦散实验研究

发布时间：2025-07-07 00:44

　　 为了抑制预裂缝尖端产生翼裂纹,保护保留岩体,采用爆炸加载式动焦散系统对空孔影响预裂缝端部翼裂纹起裂规律开展研究。结果表明:空孔不仅可以引导裂纹扩展,而且可以抑制裂纹尖端产生新的翼裂纹向保留岩体扩展;在爆炸荷载作用下空孔周围形成复杂应力场,出现应力集中现象,随着空孔半径增大,主应力差的峰值逐渐减小,特征点连线与水平线夹角逐渐增大,空孔壁更难断裂产生新翼裂纹。研究成果为实际工程控制翼裂纹向保留岩体扩展提供了可靠依据。

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【部分图文】：

图1 实验模型

试件材料采用PMMA,几何尺寸为400mm×300mm×5mm。由于空孔引导裂纹不是本文研究的重点,所以假设预裂爆破形成的预裂缝A和空孔C、D已经贯通,预裂缝靠近炮孔一侧岩体为被爆岩体,预裂缝背离炮孔一侧岩体为保留岩体(见图1)。预裂缝A与炮孔B相距25mm,空孔C、D分....

图2 动焦散实验系统

实验采用数字激光动态焦散线系统(见图2),由激光、扩束镜、透镜、高速相机组成。激光发出的点光源经扩束镜变成散光源,散光源经透镜1后变成平行光场,平行光场经透镜2后会再变成点光源,在高速相机中成像。试件置于两透镜之间,即平行光场中。试件在荷载作用下,其厚度发生变化,折射率也随即发生....

图3 空孔受力和周围焦散线

式中:p-q为空孔周围主应力差;z0为参考平面到试件的距离,本文取800mm;c为应力光学常数;d为试件有效厚度,取5mm;R为空孔半径;D为空孔周围焦散斑的特征长度。3实验结果与分析

图4 实验结果

炸药爆炸后试件破裂效果如图4所示,炮孔周围有明显的粉碎区,并产生5～8条主裂纹;预裂缝阻断了主裂纹向保留岩体扩展;当有空孔时,主裂纹向空孔方向扩展,说明空孔对裂纹扩展有一定的引导作用;当预裂缝尖端无空孔时,在爆炸荷载作用下,预裂缝尖端产生翼裂纹,向保留岩体扩展;当预裂缝尖端有空....

本文编号：4056227