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二氧化碳气动破岩封孔方法及力学模型研究
1
作者 周健 赵锋烽 +2 位作者 袁鹏飞 胡少斌 蔡余康 《四川建材》 2024年第3期50-54,共5页
为完善新型二氧化碳气动破岩技术,对其封孔方法及力学模型展开研究,通过依托岩方清理工程,采用不同封孔材料进行气动破岩试验对比,最终得出最优的封孔方案,同时根据岩石的强度理论建立孔内压力与冲孔强度、拉伸破坏强度以及剪切破坏强... 为完善新型二氧化碳气动破岩技术,对其封孔方法及力学模型展开研究,通过依托岩方清理工程,采用不同封孔材料进行气动破岩试验对比,最终得出最优的封孔方案,同时根据岩石的强度理论建立孔内压力与冲孔强度、拉伸破坏强度以及剪切破坏强度的关系,并给出实现理想破岩效果的压力关系条件,为施工人员计算破岩参数提供一个切实可行的方向。最终得到以下结论:①快干水泥和水的混合砂浆可满足封孔强度需要,铺碎石垫层可有效防止冲孔;②满足冲孔压力>破岩峰值压力>剪切破坏孔压≥拉伸破坏孔压时破岩效果最为理想。可见该种封孔方法对二氧化碳气动破岩效果得到增强。 展开更多
关键词 气动破岩 封孔 二氧化碳 破岩效果
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应力波在各向异性介质中传播及损伤数值模拟
2
作者 鞠冬冬 王清 +2 位作者 陈鹏 胡少斌 蔡余康 《山西建筑》 2024年第1期77-80,116,共5页
基于COMSOL的相场损伤对应力波在各向异性岩层中的传播和所造成的损伤进行数值模拟研究,使用无限元边界来避免固定边界下应力波反射造成的影响,通过对爆破孔孔间距以及孔心连线的转角进行参数化扫描以研究二者对应力波传播和损伤演化的... 基于COMSOL的相场损伤对应力波在各向异性岩层中的传播和所造成的损伤进行数值模拟研究,使用无限元边界来避免固定边界下应力波反射造成的影响,通过对爆破孔孔间距以及孔心连线的转角进行参数化扫描以研究二者对应力波传播和损伤演化的影响。最终得到应力波传播和损伤演化云图,以及应力时程曲线和破坏区面积(损伤>0.9)变化曲线并得到以下结论:应力波在弹性模量更小的方向应力幅值较高;轴线转角减小会延迟中心处应力波第一个波峰的时间,且峰值应力减小;孔间距减小会导致更大的峰值应力和更明显的叠加效应,但会导致破碎区面积的减小。 展开更多
关键词 有限元 应力波 各向异性 无限元 损伤 相场法
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气动力脉冲-水力耦合冲击预裂破岩试验研究
3
作者 张创业 胡少斌 蔡余康 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2024年第4期10-16,57,共8页
为解决深部矿井地层体积压裂难的问题,通过构建深孔超前气动预裂破岩试验装置,并以大尺寸混凝土为压裂对象,开展气动力脉冲-水力耦合冲击破岩试验,探究了气动力脉冲-水力耦合冲击波在钻孔管道中的传播衰减规律,及其在含裂隙岩体中的破... 为解决深部矿井地层体积压裂难的问题,通过构建深孔超前气动预裂破岩试验装置,并以大尺寸混凝土为压裂对象,开展气动力脉冲-水力耦合冲击破岩试验,探究了气动力脉冲-水力耦合冲击波在钻孔管道中的传播衰减规律,及其在含裂隙岩体中的破岩效果。试验结果表明:初始气动力脉冲压力越高,耦合脉冲在管道中的衰减系数越低,当压力达到35 MPa以上时,衰减系数小于0.1,并推导得出100 MPa压力下的衰减系数仅为0.0648;低压气动力脉冲对于岩石的致裂效果不明显,而在40 MPa以上高压气动力脉冲作用下,混凝土试块裂纹数量增多,隙宽增加,其中最大裂纹宽度达1 cm。该研究成果可为进一步探索深层矿井在高地应力下的岩体破裂及其他相关工程领域提供基础。 展开更多
关键词 破岩装备 高压脉冲 超前预裂 高压低渗
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高温高压CO_(2)反应流动相变致裂机理 被引量：1
4
作者 胡少斌 蔡余康 +3 位作者 王恩元 张琳 庞烁钢 颜正勇 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1203-1215,1240,共14页
利用自主研制的气动力脉冲真三轴试验系统,开展了超临界CO_(2)热冲击致裂高强度混凝土块体试验,探究了热源功率、CO_(2)初始压力对热冲击破岩过程及裂隙损伤演化规律的影响,分析讨论了高温高压CO_(2)相变致裂过程及其裂纹扩展演化规律.... 利用自主研制的气动力脉冲真三轴试验系统,开展了超临界CO_(2)热冲击致裂高强度混凝土块体试验,探究了热源功率、CO_(2)初始压力对热冲击破岩过程及裂隙损伤演化规律的影响,分析讨论了高温高压CO_(2)相变致裂过程及其裂纹扩展演化规律.充分考虑含能材料反应放热、CO_(2)相态变化、传热传质、瞬态非线性流动以及高压气体驱动损伤演化过程,建立了高温高压CO_(2)热冲击破岩的热-流-固-损伤(THMD)多场耦合模型,进一步分析了CO_(2)温度场、压力场以及损伤演化规律,揭示了高温高压CO_(2)反应流动相变致裂机理.研究结果表明:超临界CO_(2)热冲击致裂过程主要包括:高压气体瞬态释放产生应力波诱导型径向裂缝;相变膨胀的高温高压CO_(2)驱动径向优势裂缝扩展,并产生分支裂缝.其中气动力脉冲峰值压力和瞬时加载速率的增加有助于产生更多的径向裂缝,而CO_(2)初始压力和聚能剂含量的提高会使分支裂缝更容易形成.此外所建立模型的模拟结果与试验结果较为一致,表明了CO_(2)初始压力对岩石致裂效果影响有限,而增加热源功率可以有效扩大岩石损伤范围.研究进一步地揭示了高温高压状态的CO_(2)相变流动致裂机理,对该技术应用于硬岩破除和致裂增渗具有指导意义. 展开更多
关键词 CO_(2)相变致裂 热冲击 真三轴 THMD多场耦合
原文传递
超临界水热冲击致裂技术研究初探
5
作者 胡少斌 庞烁钢 +3 位作者 王恩元 颜正勇 蔡余康 张琳 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2023年第2期95-101,108,共8页
为了应对复杂敏感环境硬岩破除难的问题,文中提出一种超临界水热冲击致裂技术,以液态水为基液,利用自主研制的本安型聚能剂在水中放热,使液态水吸热转变为超临界态,迅速发生体积膨胀,是一种新型高能流体冲击致裂技术。通过试验验证超临... 为了应对复杂敏感环境硬岩破除难的问题,文中提出一种超临界水热冲击致裂技术,以液态水为基液,利用自主研制的本安型聚能剂在水中放热,使液态水吸热转变为超临界态,迅速发生体积膨胀,是一种新型高能流体冲击致裂技术。通过试验验证超临界水热冲击致裂方法的可行性,并通过改变聚能剂配比、聚能剂和水质量比、在水中加入添加剂的方式,探究超临界水热冲击致裂效果及影响因素。研究表明,超临界水热冲击致裂效果与聚能剂剂量、水的成分、用量等有很强的相关性;在水中加入添加剂后,致裂效果得到明显改善,且加入白醋的致裂效果优于加入小苏打。该技术的研发对矿山开采、煤层增透等领域的岩石破碎方案具有重要指导意义和应用前景。 展开更多
关键词 高能气体压裂 冲击破岩 超临界水 热冲击
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基于二氧化碳气动力脉冲技术的人工震源试验初探 被引量：1
6
作者 陶科宇 杨红梅 +2 位作者 胡波 胡少斌 蔡余康 《矿产与地质》 2021年第4期742-747,共6页
如今正处于城市地下空间开发的大背景下,而在城市地下空间的开发中,地质勘探无疑是不可或缺的重要组成部分。着眼于城市地下勘探中效率较高、成本较低的地球物理勘探技术,测试了一种气动便携式人工震源,主要特点是通过二氧化碳气动力脉... 如今正处于城市地下空间开发的大背景下,而在城市地下空间的开发中,地质勘探无疑是不可或缺的重要组成部分。着眼于城市地下勘探中效率较高、成本较低的地球物理勘探技术,测试了一种气动便携式人工震源,主要特点是通过二氧化碳气动力脉冲的方式产生冲击波,目的在于增强可控震源探测的环保性和城市复杂环境下的适应性。研究表明,二氧化碳气动力脉冲形成的单炮记录中直达波、声波、反射波、面波清晰,整体形态符合地震勘探的单炮记录。根据区域地质资料,试验场地下方安山岩厚度巨大,受测线长度与地质条件限制,本次试验单炮记录没有明显的反射轴。 展开更多
关键词 可控震源 二氧化碳气动力脉冲 单炮记录 城市地下空间
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CO_(2)聚能剂燃烧与冲压实验研究
7
作者 蔡余康 胡少斌 +3 位作者 庞烁钢 邹柳宗 汤旋 颜正勇 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2022年第3期77-81,116,共6页
为进一步地揭示CO_(2)相变膨胀的热力学机理,通过CO_(2)爆燃冲压实验,对起爆温度、CO_(2)与CO_(2)聚能剂(一种高能复合材料)质量比对CO_(2)爆燃冲压过程、CO_(2)聚能混相流体燃烧速率、燃烧热和峰值压强的影响规律进行了研究。最终得到... 为进一步地揭示CO_(2)相变膨胀的热力学机理,通过CO_(2)爆燃冲压实验,对起爆温度、CO_(2)与CO_(2)聚能剂(一种高能复合材料)质量比对CO_(2)爆燃冲压过程、CO_(2)聚能混相流体燃烧速率、燃烧热和峰值压强的影响规律进行了研究。最终得到了不同工况下实验组的压强时程。结果表明:爆燃筒内反应能否发生对CO_(2)密度和起爆温度有一定的要求;在实验研究范围内,CO_(2)密度、CO_(2)与CO_(2)聚能剂质量比、起始温度与爆燃实验的化学反应速率、压强增长速率呈正相关。 展开更多
关键词 热力学机理 CO_(2)相变 起爆温度 质量比 压强 时间
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