爆生气体对邻近巷道裂纹影响及扩展机理研究

"爆生气体对邻近硐室背爆侧预制裂纹影响机理" 本文是一篇关于行业研究的专业论文，出自《煤炭学报》2016年第1期，作者包括郭东明、刘康、胡久羡等人。文章探讨了在矿井爆破作业中，爆生气体对邻近硐室背爆侧预制裂纹扩展的影响机制。通过动态焦散线实验方法，研究人员观察并分析了爆炸荷载下裂纹扩展的规律。 研究发现，爆炸过程中释放的爆生气体会形成一个弧线型应力集中区，这个区域是主应力差峰值的位置，与背爆侧裂纹的扩展有着密切关系。当炸药爆炸时，首先产生的应力波作用于裂纹，接着，爆生气体产生的准静态应力对裂纹的进一步扩展起到关键作用。在这个过程中，卸载波主要在裂纹扩展的后期发挥作用，可能导致裂纹出现翘曲现象。 实验揭示了一个重要的现象：当弧线型应力集中区接近正在扩展的裂纹时，裂纹的扩展速度达到峰值，这个速度接近弧线型应力集中区的移动速度。当应力集中区越过裂纹尖端，裂纹扩展的速度逐渐降低，直至停止。同时，裂纹尖端的动态应力强度因子与裂纹扩展速度呈现出相似的变化趋势，其峰值出现在弧线型应力集中区越过裂纹尖端之前。 这一研究结果证实了爆生气体在邻近巷道裂纹扩展过程中的主导地位，并且深化了对爆炸荷载如何影响邻近巷道机理的理解。关键词包括爆生气体、邻近硐室、背爆侧裂纹以及扩展机理，这些关键词体现了研究的核心内容，即爆破过程中气体的动态效应及其对岩石结构稳定性的影响。 该研究对于矿井爆破安全和地下工程的稳定性评估具有重要意义，它提供了一种理解和预测爆破作业对周围环境影响的新视角，有助于优化爆破设计，减少潜在的地质灾害风险。