岩体的爆破块度是定量评价爆破质量的重要指标之一。块度大小影响到矿山铲装、运输、破碎等后续生产工序的效率和采矿生产的总成本。因此,对岩体爆破块度进行深入的研究具有重大的实际意义。岩体中固有的节理、裂隙对爆破块度起着重要作用。要解决爆破块度的问题,必须寻求一种描述节理、裂隙分布的恰当方法,以便将节理、裂隙分布引入岩体爆破的物理过程,分析带有节理、裂隙的岩体爆破机制和爆破岩块的形成规律。 岩体的节理、裂隙都具有分形性质,用分形来表示这种缺陷充满空间的程度与损伤力学中关于损伤的定义最为接近。根据分形理论,岩体的损伤可看成为实体岩体维数的降低,而维数降低的力学效应恰似损伤引起的岩体等效模量降低,因此用分形维数来描述损伤可以客观全面的反映岩体损伤特性,揭示岩体爆破块度分布规律。 本文运用分形几何理论研究了岩体爆破块度的分形特性,从岩体的爆破块度具有良好的分形结构着手,利用分形理论推导出块度分布与分形维数的关系,并建立了炸药单耗与块度分维数间的二次关系式,该关系式比以往建立的简单一次关系式更能反映爆破过程的复杂程度,并在理论上进行了证明。本文测得各种试件的爆破块度分布分形维数D集中在2.10～2.46之间,说明不同损伤性质的材料在相同的炸药单耗下,其破碎块度是相似的,块度分布也是相似的。分形几何对这种现象的分析提供了定量化的描述方法。 文章利用分形理论分析了岩体的节理和裂隙(损伤)对岩体爆破块度的影响,在分析试验数据的基础上得出了定性关系式。实验证明,块度分形维数与损伤分维成反比。 在上述工作的基础上进一步分析了炸药单耗和损伤对爆破块度影响的耦合关系。借此说明岩体的爆破过程是很强的多参量耦合过程,多因素之间相互制约、相互影响。