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第1章　冻土爆破性和可钻性研究现状与发展趋势1

1.1　概述1

1.2 国内外冻土爆破性研究现状与发展趋势3

1.2.1　冻土力学特性3

1.2.2　冻土爆破性4

1.2.3　岩石爆破性6

1.3　国内外岩石可钻性研究现状与发展趋势12

1.3.1　我国岩石可钻性的研究12

1.3.2　国外岩石可钻性的研究16

1.3.3　岩石可钻性的分析19

第2章　冻土的特性20

2.1　冻土的形成过程20

2.2　地下水对冻土形成的影响21

2.2.1　冻结时土粒与水的相互作用21

2.2.2　地下水的水质与流速对岩土冻结的影响22

2.3　土的颗粒组成和含水率25

2.3.1　土的颗粒组成测定25

2.3.2　含水率的测定26

2.4　冻土的热物理性质27

2.4.1 比热28

2.4.2　导热系数29

2.4.3　导温系数29

2.4.4　结冰温度30

2.4.5　冻土热容量30

2.5　冻土的力学性质31

2.5.1　冻土的抗压强度31

2.5.2　冻土的抗拉强度35

2.5.3　冻土的抗剪强度37

2.5.4　冻土的抗切削强度38

2.6　冻土的流变性38

2.6.1　冻土的本构关系38

2.6.2　冻土的蠕变性39

2.7　冻土的动应力应变关系及动强度41

2.7.1　冻土的动应力应变关系41

2.7.2　冻土的动强度42

2.8　冻土的冻胀与融沉43

2.8.1　冻土的冻胀分类43

2.8.2　冻土的融沉分类45

2.8.3　冻土冻胀与融沉的工程问题46

2.9　加荷速度对冻结强度的影响49

2.10　冻结钙质黏土特性的试验及分析51

2.10.1　冻结钙质黏土土样化学成分测定51

2.10.2　融土物理性能试验53

2.10.3　冻结钙质黏土力学性能试验55

2.10.4　冻结钙质黏土层井帮位移随段高变化55

第3章　冻土的波速测定原理与方法57

3.1　理论分析57

3.2　波速测试原理58

3.3　声波测试仪59

3.3.1　SYC-2C型非金属超声测试仪59

3.3.2　CTS-25型非金属超声波检测仪60

3.3.3　UVM-2型声波仪61

3.4　波速的工程应用61

3.4.1　通过波速测定预测冻土的动弹性模量和动泊松比61

3.4.2　预测冻土的强度63

3.4.3　预测冻土的可钻性64

第4章　爆破相似理论66

4.1　相似基本理论66

4.1.1　量纲66

4.1.2　相似67

4.1.3　相似基本定理67

4.1.4　相似准则的推导方法68

4.2　爆破相似理论72

4.2.1　量纲分析72

4.2.2　爆炸相似律73

4.3　爆破工程中的无量纲参量和经验公式75

4.3.1 比例距离75

4.3.2　爆破地震效应的有关经验公式75

4.4　爆破模型试验76

4.4.1　独立物理量76

4.4.2　相似参数和模型材料76

第5章　冻土的爆破性78

5.1　研究内容78

5.2　研究方法79

5.3　冻土爆破作用的理论分析79

5.3.1　概述79

5.3.2　冻土的内部爆破作用80

5.4　冻土爆破漏斗理论81

5.5　冻土爆破漏斗试验82

5.5.1　方案设计82

5.5.2　试验方法85

5.6　冻土爆破漏斗的特性分析87

5.6.1　爆破漏斗参数的回归方程形式及确定87

5.6.2　爆破漏斗参数的回归分析90

5.6.3　爆破漏斗爆破块度的回归分析92

5.6.4　爆破漏斗的形式95

5.6.5　冻土爆破的扩腔作用95

5.7　最佳药量与最佳深度的计算96

5.8　冻土爆破性评价函数的建立97

5.8.1　概述97

5.8.2　冻土爆破性影响因素97

5.8.3　层次分析法98

5.8.4　冻土爆破性的评价101

5.9　利用灰色理论评价冻土的爆破性104

5.9.1　影响因素的关联分析104

5.9.2　冻土爆破性的评价104

5.10　结论104

第6章　冻土的可钻性106

6.1　研究内容106

6.2　冻土可钻性的理论分析106

6.2.1　冲击载荷下的弹性波理论分析107

6.2.2　冻土切削破碎过程的理论分析109

6.2.3　冲击凿碎冻土破碎原理112

6.3　冻土可钻性的影响因素114

6.4　冻土的冲击韧度试验115

6.4.1　冲击韧度试验原理116

6.4.2　冲击韧度试验117

6.4.3　试验结果及数据分析118

6.4.4　结论120

6.5　冻土可钻性试验121

6.5.1　试验目的121

6.5.2　试验设计121

6.5.3　试验方法122

6.5.4　试验结果及数据分析124

6.6　冻土可钻性与波速、冲击韧性的关系128

6.6.1　波速与可钻性的回归分析128

6.6.2　冲击韧性与可钻性的回归分析130

6.6.3　波速、冲击韧性与可钻性的回归分析131

6.7　冻土可钻性分级132

6.7.1　人工神经网络原理133

6.7.2　冻土可钻性分级神经网络系统134

6.7.3　微机程序的编制137

6.8　结论与展望139

6.8.1　结论139

6.8.2　展望140

第7章　冻土掏槽爆破与光面爆破模型试验141

7.1　冻土孔内微差爆破漏斗理论分析与模型试验141

7.1.1　冻土孔内微差爆破理论分析141

7.1.2　试验材料及炸药选择141

7.1.3　冻土孔内微差爆破漏斗试验142

7.1.4　数据处理144

7.1.5　结论149

7.2　冻土掏槽爆破模型试验150

7.2.1　模型材料和相似炸药150

7.2.2　模型掏槽爆破参数与试验结果150

7.3　冻土光面爆破模型试验151

7.3.1　试验规划151

7.3.2　装药不耦合系数151

7.3.3　装药结构152

7.3.4　光爆层厚度152

7.3.5　小模型光面爆破试验153

7.3.6　中模型光面爆破试验155

7.3.7　结论157

第8章　冻土爆破技术158

8.1　人工冻结法原理158

8.1.1　冻结法的实质与适用条件158

8.1.2　冻结法凿井原理158

8.2　冻土爆破的可行性160

8.3　冻土爆破施工冻结管的破坏准则162

8.3.1　冻土爆破冻结管受力的强度准则162

8.3.2　冻土爆破对设施的震动破坏准则168

8.3.3　冻结管变形破坏准则170

8.3.4　结论171

8.4　人工冻土爆破参数设计171

8.4.1　掏槽眼布置及装药量计算171

8.4.2　光面爆破参数172

8.5　冻土爆破器材的选择176

8.5.1　雷管的选用176

8.5.2　炸药的选择180

8.6　冻土的钻眼方法182

8.6.1　钻削冻土182

8.6.2　冲击破碎冻土182

8.6.3　合理冻土钎具的提出183

8.7　立井冻土爆破技术实例185

8.7.1　冻结黏土层爆破技术185

8.7.2　冻结砾石层爆破技术187

8.7.3　冻结基岩段爆破技术191

8.7.4　冻土钻眼爆破的施工技术要点192

8.8　冻土爆破振动测试193

8.8.1　概述193

8.8.2　爆破振动现场测试195

8.8.3　回归计算201

8.8.4　频谱分析203

8.8.5　结论205

8.9　矿山井筒冻土掘进相关问题206

8.9.1　准备工作206

8.9.2　井筒掘进施工特点206

8.9.3　掘进段高206

8.9.4　压风除湿设备207

8.9.5　冻土的挖掘207

8.9.6　冻结管断裂208

8.9.7　工作面底鼓209

8.9.8　加快掘砌速度的措施210

8.10　多年冻土与季节冻土爆破方法210

8.10.1　冻土层下爆破210

8.10.2　深层冻土爆破210

8.10.3　青藏铁路冻土爆破开挖技术211

参考文献214