爆炸衬砌应用基础

爆炸砌是一种具有理论依据和试验基础的岩土工程施工技术本书在总结岩土爆炸成腔技术研究历程的基础上，阐述了土中爆炸衬砌的机理和爆炸衬砌的现场试验方法。针对燥炸成腔、爆炸衬砌现场试验，介绍了爆后土体物理力学性能的变化规律以及衬砌材料的爆后抗压强度、爆后渗透性能和爆后孔级配。书中涉及燥炸衬砌有限元数值模拟、圆形井筒和球形腔体扩张衬砌问题的弹塑性解析计算本书系关于爆炸衬砌的现场试验、实验室试验、数值模拟和理论计算成果的说明。本书可供爆炸力学、高压物理学、爆破工程、水利工程、建筑材料及岩土动力学领域的科研人员以及高等院校相应专业的师生学习或参考，也可供采矿、铁路、交通、农业和国防建设等行业的工程技术人员借鉴。

前言
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 爆炸成腔技术研究概况 1
1.2.1 发展历程 1
1.2.2 主要研究方法 19
1.3 爆炸衬砌技术研究概况 22
1.4 本书创作背景及主要内容 24
2 土中爆炸衬砌 26
2.1 技术研发背景 26
2.2 爆炸衬砌机理 27
2.3 土中爆炸成腔现场试验 28
2.3.1 土中爆炸成腔试验步骤 28
2.3.2 土中爆炸成腔试验效果例析 29
2.4 土中爆炸衬砌现场试验例析 33
2.4.1 试验方法与步骤 33
2.4.2 爆炸衬砌试验效果 36
2.5 土中爆炸成腔半径的计算 42
2.5.1 半经验公式 42
2.5.2 准静定理论求解爆炸成腔半径 44
2.6 小结 47
3 爆后土体物理力学性能变化规律 49
3.1 爆后土体状态 49
3.2 爆后土体含水量变化规律 50
3.3 爆后土体干密度变化规律 53
3.4 爆后土体孔隙比变化规律 55
3.5 爆后土体饱和度变化规律 56
3.6 爆后土体压缩系数变化规律 57
3.7 爆后土体压缩模量变化规律 58
3.8 爆后土体渗透系数变化规律 59
3.9 爆后土体抗剪强度指标变化规律 60
3.9.1 爆后土体内摩擦角变化规律 60
3.9.2 爆后土体黏聚力变化规律 61
3.10 小结 62
4 衬砌材料爆后抗压强度 64
4.1 试件制作及养护程序 64
4.2 爆炸衬砌试件抗压强度 65
4.2.1 试验结果 65
4.2.2 试验结果分析 68
4.3 长期浸泡后爆炸衬砌试件抗压强度 69
4.3.1 试验结果 69
4.3.2 试验结果分析 71
4.4 小结 72
5 衬砌材料爆后渗透性能 74
5.1 爆后衬砌材料含水孔隙的试验研究 74
5.1.1 烘干法简介 75
5.1.2 试件制作及养护程序 76
5.1.3 试件长期浸水后含水孔隙率 77
5.1.4 试件短期浸水后含水孔隙率 79
5.1.5 爆后衬砌材料含水孔隙分析 82
5.2 爆后衬砌材料孔级配分析 82
5.2.1 孔的分类和作用 82
5.2.2 汞压力法简介 84
5.2.3 汞压力法测孔原理 84
5.2.4 孔结构测定试验 85
5.2.5 汞压力法测孔数据处理 86
5.2.6 试验结果及分析 87
5.2.7 爆后衬砌材料孔结构分析 89
5.3 爆后衬砌材料氯离子渗透性能 90
5.3.1 氯离子渗透仪法 90
5.3.2 氯离子渗透试验步骤 91
5.3.3 试验结果及分析 91
5.3.4 爆后衬砌材料氯离子渗透性能评价 95
5.4 小结 96
6 爆炸衬砌有限元数值模拟分析 98
6.1 引言 98
6.2 DYNA-2D算法原理 98
6.2.1 单位制 98
6.2.2 控制方程组 99
6.2.3 高斯积分与沙漏问题 101
6.2.4 应力计算 103
6.3 材料模型与状态方程 104
6.3.1 的材料模型 104
6.3.2 的状态方程 104
6.3.3 流态砂浆与土壤的材料模型 105
6.3.4 流态砂浆与土壤的状态方程 106
6.4 计算模型与网格划分 107
6.4.1 模型几何参数 107
6.4.2 网格划分 107
6.4.3 坐标系 107
6.5 数值模拟结果及分析 110
6.5.1 砂浆位移 110
6.5.2 土壤位移 113
6.5.3 的爆炸压力 116
6.5.4 砂浆中的应力 117
6.5.5 土壤中的应力 121
6.5.6 砂浆的密度 128
6.5.7 土壤的密度 129
6.5.8 爆后砂浆、土壤的密度分布情况及砂浆抗压强度分析 134
6.6 小结 137
7 圆形井筒和球形腔体扩张衬砌问题的弹塑性解 138
7.1 圆形井筒扩张衬砌问题 138
7.1.1 基本方程 138
7.1.2 圆形井筒扩张衬砌问题弹性变形阶段解 140
7.1.3 Tresca材料圆形井筒扩张衬砌问题的弹塑性解 142
7.1.4 Coulomb材料圆形井筒扩张衬砌问题的弹塑性解 145
7.2 球形腔体扩张衬砌问题 150
7.2.1 基本方程 150
7.2.2 球形腔体扩张衬砌问题弹性变形阶段解 151
7.2.3 Tresca材料球形腔体扩张衬砌问题的弹塑性解 152
7.2.4 Coulomb材料球形腔体扩张衬砌问题的弹塑性解 155
7.3 分析与讨论 159
7.4 小结 162
8 总结及展望 163
8.1 本书突出成果 163
8.1.1 现场及实验室试验 163
8.1.2 数值模拟 164
8.1.3 理论研究 165
8.2 展望 165
参考文献 166