冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究_谢世勇.pdfVIP

第 卷第 期 22 5 Vol.22,No.5 年 月 2007 10 ChinaTungstenIndustry Oct.2007 文章编号: 1009-0622(2007)05-0005-05 冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究 1 2 3 谢世勇 王艳霞 赵伏军 , , 赣州有色冶金研究所 江西赣州 河北工业大学 电气与自动化学院 天津 ； (1. , 341000;2. , 300130 湖南科技大学能源与安全工程学院 湖南湘潭 3. , 411201) 摘 要: 运用数值模拟方法研究了冲击载荷作用下的岩石微观结构特性变化，通过对岩石内部应力分布及裂纹分 布图可以得出冲击载荷破岩时岩石内部在垂直方向产生一个拉应力区和一个压应力区，刀具下方的拉应力最大；中 间裂纹扩展速度比径向和侧向裂纹都要快，裂纹面呈三角形状。在多功能试验装置上对花岗岩进行冲击载荷破岩试 验，试验结果表明：单纯提高冲击载荷对破岩效果不会有很大的提高，存在一个最佳破岩冲击能 （ ）。 63J 关键词: 冲击载荷 岩石破碎 数值模拟 试验研究 ; ; ; 中图分类号: 文献标识码: TU457 A 间和侧向裂纹，同时在压头下方还会形成一个密实 0引 言 核，在钠玻璃上进行侵入试验表明，形成的密实核近 [6] 花岗岩是钨矿围岩中常见的一种岩石。目前许 似于半球形，其主要特征是发生了剪切变形 。由此 多钨矿矿山为了延长矿山服务年限，急需加强矿山 可看出侧向裂纹是从剪切变形区底部起裂的。侧向 外围和深部勘探，这就需要进行大量的矿岩破碎工 裂纹一般在卸载过程产生并扩展，中间裂纹产生于 程。冲击载荷作用下破碎岩石是目前运用较为广泛 加载过程，并在卸载过程有部分弹性恢复径向裂纹 ; 的一种破岩方法，但其破岩机理还有待进一步研究。 既可产生于加载过程，又可出现在卸载期间，但不论 近年来，非线性科学中的分形理论、系统科学中的突 何时产生都在卸载过程继续发展。 变理论和数值模拟方法等现代科学理论开始渗入岩 压头 径向裂纹 石破碎研究领域[1-5] 密实核 ，取得了一些成果。但是，分形理 论在岩石破碎中主要被用于研究破碎块度，无法建 侧向裂纹 立破碎结果与破碎的物理机制之间的相互关系；突