二氧化碳气体膨胀技术作用下岩石的破碎过程
岩石在外力作用下的变形破坏过程取决于所处的应力状态。采用不同形状的压模加压时,岩石内所产生的应力状态是不同的,裂缝发生和扩展的范围也不尽相同。
但是,岩石在外力作用下的破碎过程有其共同的规律,即:在一个自由面条件下,终都将形成断面为V形的破碎坑。而形成破碎坑所需要的作用力、破碎坑的大小和坑内岩石的破碎程度,则与压模的形状和压力大小有关。
1.平底圆柱压模作用下岩石的破碎过程
如图4一再所示,当平底压模开始加压时,先产生弹性勿醉,随即从压模的边缘处产生裂缝aoo由于主压力体上大剪应力的作用以及近表面处岩石所处的应力状态接近于单向应力状态,岩石抗剪强度小,因此,裂缝ao沿大切应力面迅速发展。在主压力体分离过程中,随载荷加大,在与主压力何湘邻的等剪应力面上,发生第二组裂缝act并向深处扩展。
当主压力付以岩石中分离时,第二组裂缝扩展到c;同时,由于应力的重新分布,二氧化碳气体膨胀技术在岩体内将产生新的剪应力面oA和oB, oA和口B的形成,使锥体AoB完全与岩体相分离,可认为是在压模的作用下,压模底部的主压力体对周围岩石产生楔压作用将AoB部分推出而形成破碎穴。此时,主压力体本身被压碎成粉末状。
二氧化碳气体膨胀技术裂岩爆破工程
在刚性压头压人弹性半无限体的应力状态中,压头底下存在着以场=0的面分隔的各向压缩区dP, T.I。该区的大小由接触面的半径和泊松比而定,根据上两式的计幼:结果,可绘出曲线图4-12.由图可见,随着与压模接触面距离的增长,压缩应力减小.而且炳和巩减小得更快,在一定深度内转变为拉应力。拉应力的大值不超过轴向压力值的10%。
采用大剪应力作为压人岩石应力状态的主要特征,并以其相对值来表示压模附近变形的半无限体中大剪应力分布的情况,如图4-13所示。由图可见,剪应力的等值线在压模的接龙如力缘处相交汇:大剪应力发生在压模边缘。岩石内部的大剪应力的极大值带是以舌头形状沿着z/a轴方向延仲.因为经过边界向表面过渡时,压力突然由大值变化为零,所以,靠近边界的半无限体中的点是特殊点,形成较前极位带云膺鹦气图4-13 jj–0.3时压头底下半无限体中相对剪应力的等位线图。