切槽孔爆破的全息研究

煤炭科学研究总院北京建井研究所李彦涛先生[80]利用研制的NOVEL918-2BL 红宝石激光器建立了适应小药量爆破模型实验研究的三维模型爆炸加载全息干涉实验系统。对切槽爆破、应力波的传播规律进行了实验。

1. 切槽爆破实验模型加载与记录

切槽爆破实验模型为300 mm×300 mm×80 mm 的大理石，实验中测取了有关动态力学参数，结果为：P 波波速 cP=4.896 km/s ，S 波波速 cS=3.231 km/s ，R 波波速 cR=2.883 km/s ，动泊松比 ν0=0.115，动弹性模量E0=61.697 GPa ，动体积模量K0=26.378 GPa ，动拉梅系数λ0=8.194 GPa 。

爆破加载源为DDNP，用电力探针法起爆，起爆电压为2 kV，用台钳将模型固定在试验台上，以消除模型的刚体位移。

记录介质为Agfa-10E75 全息底片，其分辨率为2 800 线/mm，利用CCD 摄像机对再现虚像进行翻拍。

2. 切槽孔爆破切槽参数

切槽角60°，槽深2 mm，孔径8 mm，孔深15 mm。(www.xing528.com)

3. 实验结果与分析

实验结果如图14-9 所示。从再现光路中可以清楚地看到：切槽的存在，改变了炸药的分布，切槽方向条纹密集，形成了较强的动态应力、应变场，而其他方向的切向拉应力则受到了抑制。据此及以前所做的工作，我们认为：当爆炸冲击波作用于炮孔壁时，产生一个压力脉冲，切槽表面也将承受该压力脉冲的作用，并激发出压应力波。该压应力波在切槽表面发生反射，同时还在切槽尖端发生绕射，这种反射和绕射的结果导致切槽尖端产生较强的切向拉应力，在这种较强的切向拉应力作用下，在切槽尖端首先产生裂纹。随后，爆生气体充满裂纹，对裂纹尖端起着“气刃”作用，在扩展的裂纹尖端又出现更高的拉应力集中，直至形成理想断裂面。

图14-9　41 mgDDNP 切槽孔爆轰后42 µs 时的全息干涉条纹[80]

4. 结 论

（1）模拟实验研究结果表明：全息干涉法用于研究三维模型中爆炸应力波的传播是完全可行的，其主要优点是能够提供有关表面位移的直观全场信息。

（2）切槽孔爆炸应力场分布不同于普通圆形炮孔，由于切槽的作用，沿切槽方向的应力加强，有利于裂纹的定向产生，从而保证了良好的定向断裂爆破效果。