自膨胀药筒在岩石爆破中的动态抗压强度优化及其性能研究

《International Journal of Minerals Metallurgy and Materials》：Dynamic compressive strength optimization and stemming performance of self-swelling cartridge for rock blasting

爆破封堵材料动态性能研究中发现自膨胀药卷（SSCs）抗压强度随密度增大而提升，随插入间隙和水吸收率变化呈现非线性特征，应变率增强效应显著，其抗压强度和峰值应变与应变率呈二次函数关系。相较于水泥基材料，SSCs可延长气体爆炸作用时间，更适合高应变率场景应用。

　　

摘要

在岩石钻孔和爆破作业中，使用封孔材料可以防止高压爆炸气体从钻孔中逸出，从而提高爆破的整体效果。因此，研究封孔材料的动态力学性能至关重要。本研究采用分体霍普金森压力棒（SHPB）对自膨胀药筒（SSCs）进行了冲击压缩试验，旨在评估其在20至65 s^?1应变率范围内的动态性能。试验结果表明，SSCs的动态抗压强度具有以下变化趋势：随着SSCs密度的增加而提高，随着插入间隙的增大而降低，并且随着吸水率的增加先上升后下降。这些因素的重要性排序为：密度 > 吸水率 > 插入间隙。SSCs的动态抗压强度明显依赖于应变率的变化。此外，SSCs的压缩峰值应力和峰值应变都随着应变率的增加而呈现明显的二次上升趋势。随着应变率的提高，碎裂程度、吸收的能量以及动态增强因子也呈现上升趋势。模型实验结果表明，与水泥基封孔材料相比，SSCs能够延长气体爆炸的作用时间。因此，SSCs更适合用于高应变率的应用场景，如爆破封孔和防止岩石突然崩塌。