岩石动力学特性与爆破理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:戴俊

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-05-01

价格:20.0

装帧:简裝本

isbn号码:9787502429942

丛书系列:

图书标签:

• 岩石动力学
• 爆破工程
• 爆破理论
• 岩石力学
• 工程爆破
• 矿山工程
• 土木工程
• 爆炸物理
• 冲击力学
• 岩石破坏

地质工程领域前沿探索：岩石力学与工程爆破应用 引言 在地质工程、矿产开发、土木建筑等众多领域，理解岩石的力学行为并掌握有效的开挖技术至关重要。本书聚焦于岩石动力学特性这一核心科学问题，并深入探讨其在工程爆破中的理论与实践应用。我们旨在为读者构建一个系统、全面的知识框架，从微观的岩石变形破坏机理，到宏观的爆破设计与安全控制，层层递进，力求揭示岩石在动态载荷作用下的复杂响应规律，以及如何将其转化为高效、安全的工程爆破解决方案。 第一部分：岩石的宏观力学特性与变形破坏机理 岩石作为一种非均质、各向异性的自然材料，其宏观力学特性远比均匀的理想材料复杂。本部分将首先介绍岩石的基本力学性能指标，包括弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等，并阐述这些参数的测试方法及其在工程实践中的意义。我们将深入剖析岩石在不同应力状态下的变形过程，重点关注应力-应变曲线的非线性特征，以及裂纹的萌生、扩展与贯穿等关键破坏机理。 岩石的物理力学性质: 密度与孔隙度: 介绍岩石的密度及其对力学性能的影响，讨论孔隙度与渗透率的关系，以及它们对岩石长期稳定性的重要性。 弹性参数: 详细讲解弹性模量（Young's modulus）和泊松比（Poisson's ratio）的物理意义，以及它们如何描述岩石在外力作用下的变形能力。分析不同岩石类型（如砂岩、花岗岩、石灰岩等）的弹性参数变化范围。 强度参数: 深入探讨岩石的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度，阐述这些强度参数的测定方法（如单轴抗压强度试验、巴西劈裂试验、三轴压缩试验等）。分析影响岩石强度的因素，如围压、温度、湿度、岩石成分、结构面发育程度等。 岩石的变形与破坏: 线弹性与非线性变形: 区分岩石的线弹性变形阶段与非线性变形阶段，解释应力-应变曲线的屈服点和峰值强度。 岩石破坏的宏观特征: 描述岩石在单轴、三轴压缩等不同应力条件下的宏观破坏形态，如剪切破坏、压碎破坏、拉伸破坏等，并分析其发生的原因。 微观裂纹的演化: 介绍岩石内部微裂纹（如原生裂纹、应力裂纹）的成因，并阐述在加载过程中，这些微裂纹如何萌生、扩展，并最终汇聚形成宏观破裂面。讨论裂纹尖端的应力集中效应。 破坏准则: 介绍多种经典的岩石破坏准则，如Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则、Hoek-Brown准则等，并分析它们在不同应力条件下的适用性与局限性。 第二部分：岩石动力学特性及其测试表征 相较于静态力学性能，岩石在动态载荷（如冲击、爆炸）作用下的行为更加复杂。本部分将重点研究岩石的动力学特性，包括其在高速应变率下的强度、变形、能量吸收以及动态破坏机制。我们将介绍多种先进的动力学测试技术，并探讨如何从实验数据中提取岩石的动力学本构模型。 高应变率效应: 应变率敏感性: 解释岩石在高应变率下强度和刚度可能发生显著变化的现象。分析不同岩石类型在高应变率下的响应差异。 冲击波传播与能量耗散: 介绍冲击波在岩石中传播的基本原理，包括波速、波阻抗、反射与折射等。讨论冲击能量在岩石中的耗散机制，如裂纹萌生与扩展、塑性变形、摩擦等。 动力学测试技术: 弹道冲击试验 (Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB): 详细阐述SHPB试验的原理、装置组成、加载方式以及数据采集与处理方法。重点讲解如何通过SHPB试验获得岩石在不同应变率下的应力-应变关系。 冲击加载试验: 介绍其他形式的冲击加载试验，如落锤试验、爆炸加载试验等，并讨论它们各自的优势和适用范围。 高速摄影与应变测量: 介绍高速摄影技术在观察岩石动态破坏过程中的应用，以及激光测速、散斑干涉等先进应变测量技术如何精确捕捉动态变形。 动力学本构模型: 粘塑性模型: 介绍能够描述岩石在高应变率下粘滞性和塑性行为的本构模型，如Johnson-Cook模型、Perzyna模型等。 损伤力学模型: 讨论如何引入损伤变量来描述岩石在动态加载过程中微观结构的退化，以及相应的损伤力学本构模型。 模型参数的确定: 阐述如何通过实验数据拟合动力学本构模型的参数，以实现对岩石动力学行为的准确预测。 第三部分：工程爆破理论基础与设计方法 岩石的动力学特性直接关系到工程爆破的效率与安全。本部分将系统介绍工程爆破的基本理论，包括爆破能量的释放与传递、起爆方式对爆破效果的影响、以及如何根据岩石的力学特性和工程需求进行爆破参数的设计。 爆破能量的释放与利用: 炸药的性能: 介绍各类常用炸药的爆速、爆压、能量密度等性能指标，以及它们如何影响爆破效果。 爆破空腔与冲击波: 分析炸药爆炸瞬间在岩石中形成的爆破空腔及其膨胀过程，讨论冲击波的产生、传播及其对周围岩石的破坏作用。 抛掷与破碎: 阐述爆破过程中产生的能量如何转化为岩石的抛掷和破碎。讨论影响抛掷效果和破碎粒度的关键因素，如装药量、柱塞长度、抵抗线等。 起爆方式与药线设计: 起爆序列与同步性: 介绍延期起爆的原理与作用，以及不同起爆顺序对爆破轮廓、块度控制的影响。 导爆管与电子雷管: 详细介绍导爆管和电子雷管等现代起爆器材的性能特点，以及它们在实现精确起爆和复杂爆破设计中的应用。 药线设计原则: 探讨如何根据爆破目的（如定向抛掷、松动破碎、控制裂纹等）设计合理的药线（如孔内装药、药束结构、封孔材料等）。 爆破参数优化与设计: 经验公式与半经验公式: 介绍常用的爆破参数优化经验公式，并分析其适用范围和局限性。 数值模拟方法: 阐述如何利用数值模拟软件（如FLAC, ABAQUS, LS-DYNA等）对爆破过程进行仿真分析，以优化爆破参数，预测爆破效果，并进行安全评估。 爆破效果评估: 介绍评价爆破效果的常用指标，如松动程度、破碎粒度、轮廓平整度、残余应力等。 第四部分：工程爆破的应用实例与安全控制 掌握了岩石动力学特性和爆破理论，方能将其有效应用于各类工程实践。本部分将通过丰富的工程案例，展示爆破技术在不同领域的应用，如露天矿山开采、地下开挖、隧道掘进、拆除工程等。同时，我们将重点关注爆破过程中的安全问题，包括冲击波、飞石、粉尘、振动等对环境和人员的影响，以及相应的控制措施。 典型工程爆破应用: 矿山开采: 介绍露天矿和地下矿山中，利用爆破进行大方量采掘、掏挖、崩落等作业的技术要点。 隧道与地下工程: 探讨在隧道掘进、巷道开挖、竖井施工等地下工程中，如何通过控制爆破实现快速掘进和稳定支护。 土木建筑与拆除: 展示爆破技术在建筑物拆除、桥梁拆除、基础开挖等方面的应用，以及对精确控制爆破的要求。 水利水电工程: 介绍水坝基坑开挖、泄洪洞挖掘等水利工程中爆破技术的应用。 爆破安全与环境保护: 冲击波与振动控制: 详细分析爆破冲击波和地面振动对周边构筑物、设备及人员的影响，介绍减震降噪技术，如稀疏爆破、合理配置炮孔、选择合适炸药和起爆方式等。 飞石防护: 阐述飞石的成因及危害，介绍爆破覆盖、防爆网、限距等飞石防护措施。 粉尘与有害气体: 分析爆破产生的粉尘和有害气体的成分及危害，介绍通风、洒水等措施，以及绿色爆破技术的发展。 环境影响评估与监测: 强调爆破工程前进行环境影响评估的必要性，并介绍爆破过程中的环境监测方法。 爆破安全规程与管理: 梳理国家及行业相关的爆破安全管理法规和技术规程，强调风险评估、人员培训、现场监管等的重要性。 结论 本书在全面梳理岩石力学基础理论、深入剖析岩石动力学特性的基础上，着重探讨了其在工程爆破中的实际应用。我们相信，通过对本书内容的学习和掌握，读者将能更深刻地理解岩石与爆破之间的内在联系，从而在未来的地质工程实践中，能够更科学、更高效、更安全地运用爆破技术，为国家建设和社会发展贡献力量。我们期望本书能够成为广大地质工程、采矿工程、土木工程等领域的研究者、工程师及学生的宝贵参考。

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这本书的语言风格非常独特，它融合了学术的严谨与工程师的务实。虽然涉及大量的高级数学模型和复杂的物理概念，但作者的笔触却出奇地清晰和直接，没有丝毫的故弄玄虚。我特别欣赏作者在讨论到不同理论模型适用范围和局限性时所展现出的公正态度。很多教材往往倾向于推崇某一种模型，而这本书则以一种近乎辩论的姿态，客观地呈现了各种方法的优劣，引导读者根据实际工况去权衡选择。这种“授人以渔”的教学思路，远比单纯的“授人以鱼”要宝贵得多。读完后，我感觉自己获得的不仅仅是知识，更是一种批判性思考的工具和解决实际问题的思路框架。

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对于我们这些长期在一线工作的技术人员来说，理论书籍常常显得过于“纸上谈兵”，但这本书的实践指导价值却令人惊喜。书中穿插的那些由实际项目数据验证过的参数和计算方法，对于我们日常的工作流程改进有着立竿见影的效果。举例来说，关于波的传播与反射在复杂地质结构中的模拟部分，书中的公式直接可以与我们现场的监测数据进行比对分析，这种即时的反馈和验证，极大地增强了我对所学知识的信心。它仿佛是我的资深导师，随时在旁边提醒我，理论的价值最终要体现在工程的精度和安全上。这种理论与实践的完美结合，是市面上大多数同类书籍所欠缺的宝贵特质。

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这本书的装帧设计真是让我眼前一亮，封面采用了一种非常沉稳的深灰色调，配合着烫金的字体，透露出一种专业而又不失格调的气息。内页的纸张质地非常出色，触感细腻，即便是长时间阅读也不会让眼睛感到疲劳。更值得称赞的是排版，字体大小适中，行间距处理得恰到好处，使得整体阅读体验非常流畅。我个人尤其喜欢它在图表和公式的呈现上所下的功夫，那些复杂的结构图和数据曲线被清晰、精确地描绘出来，即便是初次接触这个领域的读者也能大致领会其精髓。这种对细节的打磨，体现了作者和出版方对学术质量的严谨态度，让人在阅读过程中感到一种被尊重的体验。一本好书，首先在物理层面就应该给人带来愉悦感，这本书无疑做到了这一点，让人爱不释手，愿意反复翻阅。

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这本书的深度和广度令人印象深刻。它不仅详尽地涵盖了岩石材料在静力荷载下的基础响应，更将视野拓展到了高速冲击、振动传播以及能量耗散等前沿领域。在处理能量转化和材料损伤演化时，作者展现了深厚的物理直觉和扎实的数学功底，构建了一套既自洽又富有解释力的理论体系。我感觉这本书更像是一部百科全书式的工具书，它不仅能为初学者提供坚实的入门基础，也能为资深研究人员提供深入探究特定问题的参考坐标系。每一次重读，都能在不同的章节中发现新的理解层次，这表明其内容的密度和前瞻性是经得起时间考验的，绝对是工程领域技术人员书架上不可或缺的重要藏品。

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我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在寻找一个能系统梳理工程力学基础与岩石力学交叉领域的权威参考资料。这本书的内容组织逻辑性极强，它没有急于展现那些深奥的理论，而是循序渐进地从最基础的材料特性分析入手，逐步深入到复杂的动态响应和能量传递机制。作者在概念的阐述上，使用了大量的类比和实际工程案例进行佐证，这极大地降低了理解复杂理论的门槛。特别是对于那些涉及到时间依赖性和非线性行为的讨论部分，作者的论述层次分明，使得我能清晰地追踪到每一个变量和参数对最终结果的影响路径。这种严谨的结构布局，让整个学习过程变成了一场有引导的探索，而不是枯燥的知识灌输，对于自我提升而言，帮助是巨大的。

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