邱鹏，太原理工大学，助理研究员。在爆破致裂领域，作者主持国家自然科学基金、博士后特别资助、博士后面上资助、山西省基础研究面上项目、山西省回国留学人员科研项目、国家重点实验室开放基金等7项纵向科研项目，发表SCIEI论文20余篇，刊在《International Journal of Impact Engineering》《Engineering Fracture Mechanics》《Theoretical and Applied Fracture Mechanics》《岩石力学与工程学报》《煤炭学报》等权威期刊。

爆炸致裂过程中，两类爆生产物：爆炸应力波和爆生气体，共同作用于爆炸裂纹，产生复杂的矿山岩石爆破效果。岩石的不透明性、爆破的瞬态性和测试手段的局限性，导致现场爆破不易定量分析，依赖爆破作业人员经验。因此，作者采用理论和实验相结合的方法，通过爆破光测力学实验和高速摄影技术，阐述了：（1）垂直入射爆炸应力波对裂纹的作用机理；（2）斜入射爆炸应力波对裂纹的作用机理；（3）爆炸应力波和爆生气体对裂纹作用机理的对比。以期丰富爆炸断裂力学理论，提升爆破作业人员、高校科研人员对爆破致裂机理的认识，为矿山精细化爆破提供理论依据。

1 绪论


1．1概述


1．2国内外研究现状


1．2．1 爆破光测力学方法


1．2．2 爆炸应力波和爆生气体对裂纹的作用机理


1．2．3 裂纹很好应力场分布特征


2 垂直入射爆炸应力波对裂纹作用机理


2．1 引言


2．2 经典和改进的焦散线理论


2．2．1 经典焦散线理论


2．2．2 改进的焦散线理论


2．3 垂直入射爆炸应力波与裂纹作用实验


2．3．1 实验试件


2．3．2 实验系统


2．3．3 爆破后试件


2．3．4 高速相机拍摄的焦散斑图像


2．3．5 裂纹很好位置和扩展路径


2．3．6 裂纹速度、应力强度因子，以及两者之间的关系


2．4 讨论


2．4．1 P波、S波的辨别


2．4．2 复合型焦散斑测量存在的问题


2．5 本章小节


3 斜入射爆炸应力波对裂纹作用机理


3．1 引言


3．2 斜入射爆炸应力波与裂纹作用实验


3．2．1 实验试件


3．2．2 实验系统


3．2．3 实验结果分析


3．3 经典复合型焦散斑测量准则存在的问题


3．4 改进的畸变复合型焦散斑测量准则理论推导


3．4．1 复合型裂纹产生的光线偏转


3．4．2 爆炸P波产生的光线偏转


3．4．3 光线偏转矢量叠加


3．4．4 光线映射方程的简化


3．4．5 迭代算法求解w和z0f


3．5 验证畸变复合型焦散斑模型


3．5．1 P波压缩项作用情况验证


3．5．2 P波拉伸项作用情况验证


3．5．3 裂纹应力强度因子


3．5．4 裂纹扩展速度


3．6 讨论


3．6．1 改进的畸变复合型焦散斑模型背后的力学机理


3．6．2 裂纹扩展方向的思考


3．6．3 不足及将来计划


3．7 附：试件10中P波压缩和拉伸项作用情况


3．8 本章小结


4 爆生气体和反射波对裂纹作用机理


4．1 引言


4．2 爆生气体和反射波与裂纹作用实验


4．2．1 裂纹、爆生气体、爆炸应力波的同时可视化


4．2．2 实验试件


4．2．3 实验系统


4．2．4 实验结果分析


4．2．5 实验数据的选取


4．2．6 焦散斑几何形状变化


4．3 不同焦散斑形状对应的应力强度因子(SIFs)测量


4．3．1 经典圆形焦散斑计算


4．3．2 畸变椭圆形焦散斑计算


4．3．3 爆炸裂纹很好SIFs变化规律


4．4 爆生气体和反射波作用下裂纹面特征


4．5 本章小结


5 结论与展望


5．1 主要结论


5．1．1 垂直入射爆炸应力波对裂纹的作用机理


5．1．2 斜入射爆炸应力波对裂纹作用机理


5．1．3 爆生气体和反射波对裂纹作用机理


5．2 创新点


5．3 不足之处


参考文献