切缝药包爆破裂纹长度的实验研究

1. 裂纹最大传播距离和应变的测量

为了确定定向裂纹的最大传播距离，我们制作了一些600 mm×400 mm×400 mm 的长方体模型，在模型的长中心上离一侧250 mm 的位置钻一个120 mm 深的钻孔，在钻孔两侧布置应变砖。将切缝药管放入钻孔中，并使切缝对准长中心线，只有两条沿指定方向的裂纹，在其他方向看不到明显的宏观破坏，装药的绝大部分能量被用于定向裂纹的扩展，离边界250 mm 的一侧，裂纹直接扩展至边界，而350 mm 的一侧，裂纹扩展了260 mm，所以，最大的定向裂纹扩展长度就是260 mm，等于炮孔直径的32.5 倍。

从图上测试的一组典型的应变波形不难算得切缝方向的最大径向应变是垂直方向的2.66倍，切缝方向的最大切向应变是垂直方向的3.77 倍。所以，在炮孔周围产生了一个不均匀的应变场，它推动了定向裂纹的发展，同时控制了其他方向裂纹的诞生与发展。

水泥砂浆模型试验表明：最佳的不耦合系数范围是1.2～1.5（明显小于中硬以上岩石的数值），最大的定向裂纹传播长度是炮孔直径的32.5 倍。

2. 采用有机玻璃模型得出的裂纹长度与不耦合系数的关系图13-16[72]

图13-16　径向裂纹长度与不耦合系数关系[72]

3. 切缝药包爆破裂隙长度(www.xing528.com)

药包切缝方向孔壁上冲击荷载预裂的产生为裂缝的扩展及断裂面的形成提供了基础。Ouchterlony 通过研究得出，当K 为常数时，使切缝药包径向相对的两条炮孔壁上的预裂隙扩展所需压力为[62]

式中：K —— 预裂隙尖端的应力强度因子；

R—— 炮孔半径；

a—— 预裂隙长度。

式（13-23）表明，当K 为常数时，用于驱动张开型裂隙扩展所需压力随预裂隙加大而降低，炸药爆炸后期气体的准静态作用为预裂隙扩展提供了足够大的动力。

所以，当初始导向裂纹起裂后，其扩展长度主要决定于炮孔内荷载的衰减，确定合理的炮孔堵塞长度、保证良好的炮孔堵塞质量有助于现实圈套的孔间距离，若岩石强度高、完整性好，则可适度增加炮孔装药量，以增加孔间距，减少炮孔数量，以达到节约成本的目的。