多點聚能射流是指透過在裝藥殼體上設定多個橫向藥型罩從而引發若干個多向聚能射流的成型裝藥結構,是聚能裝藥在工程應用領域的又一突破性進展。該射流發生裝置把炸藥內能透過藥型罩轉化成聚能射流的動能,使原有的炸藥衝擊波和高壓氣體破巖機理轉換為聚能射流致裂、爆生氣體拉力破巖過程。利用金屬射流的高侵徹效能和岩石的弱抗拉能力達到提高破巖效率和能量利用率,同時降低爆破振動的目的。 在隧道掘進爆破施工和臺階式中深孔爆破中,掏槽孔利用率低、爆破震動危害大以及殘留根底的現象嚴重影響施工質量和效率,造成上述現象的共同原因為炮孔底部岩石夾制性大、自由面狹小,而且炸藥做功能力不足。傳統方式透過增加炸藥使用量來提高作用效果,但是這又反過來提高了振動及爆破危害。 本文基於聚能射流形成及射流破巖機理,結合炮孔具體形態,首先確定射流發生器的基本形態為圓柱狀結構同時實現縱向射流。實驗主要採用線性圓管藥型罩(JPT-C)和錐形罩(JPT-P)兩種形態藥型罩。針對JPT-C型射流發生器,依次採用雷管殼、紫銅管、鋁管作為藥型罩,分別以鋼板和鋼管為靶板,研究藥型罩材質對聚能射流的產生機理和作用效果的影響。最後,在自澆築混凝土模型靶上驗證其掏槽效果。研究發現JPT-C型發生器產生密集的刀狀多向射流,另外設計一種JPT-P型發生器用於產生較深的侵徹孔,作為刀裝切割射流的補充。 從一端起爆裝藥的實驗發現,一體式裝藥結構的非起爆端藥型罩發生非對稱變形,形成的射流會發生一定角度的偏斜。對應的理論分析和數值模擬結果表明,非對稱射流的形成主要由於爆轟波與藥型罩壁面的非對稱作用過程。金屬罩壁材料在炸藥爆轟波的作用下首先形成飛片,對稱起爆時等能量的飛片在藥型罩中心軸線上碰撞形成金屬射流。而在爆轟波的非對稱作用下,金屬罩壁各側壓力不等,無法在軸線匯聚碰撞,導致形成射流的偏轉。 據此提出在裝藥中增加隔板以改變爆轟波作用方向和採用異形藥型罩適應非對稱爆轟波的兩種微觀修正方案。最後,實驗直接採用獨立正向起爆聚能裝藥的組合式結構避免了非對稱現象,實驗及數值模擬均表明,獨立裝藥組合結構更具有實際工程應用價值。