基于分形理论的爆破堆石料颗粒级配的优化方法

摘要

本发明提供了一种基于分形理论的爆破堆石料颗粒级配的优化方法，其特征在于包括以下步骤：首先建立堆石料粒度分形维数与压实干密度以及平均粒径的函数关系，进而根据预测岩体爆破块度分布的修正Kuz-Ram模型，建立爆破方案或参数与现场堆石料压实干密度的关系；实现通过调整爆破方案或参数，得到较优的更易于压实的筑坝堆石料的颗粒级配，可应用于爆破堆石料的颗粒级配优化设计。

主权项

1.基于分形理论的爆破堆石料颗粒级配的优化方法，其特征在于：首先基于分形理论，建立相同压实条件下不同级配堆石料粒度分形维数D与压实干密度ρ_d的关系；建立爆破堆石料平均粒径d₅₀与其粒度分形维数D的函数关系，将粒度分形维数D转化为平均粒径d₅₀；利用修正Kuz-Ram模型关于料场岩体爆破方案与爆破堆石料平均粒径d₅₀的关系，将爆破方案的参数变化产生的结果反映到平均粒径d₅₀上，通过粒度分形维数D反映堆石料的压实干密度ρ_d，实现对爆破堆石料颗粒级配的优化确定；所述的确定爆破堆石料粒度分形维数D与振动碾压实干密度ρ_d之间的关系，具体包括以下步骤：（1）、利用堆石料的分形特征，在选用相同型号振动碾、碾压遍数相同的条件下，测得堆石干密度值与碾压前后堆石颗粒级配的粒径分布，利用堆石料各粒组粒径大于的累积重量分布W/W₀与对应平均粒径之间的分形关系式（I）：${\left(\frac{{\bar{d}}_i}{{\bar{d}}_{\max }}\right)}^{3-D}=\frac{W(\delta <{\bar{d}}_i)}{W_0}---\left(I\right)$求得其粒度分形维数D值，为堆石料粒径小于的累积土粒重量，W₀为各粒组级重量的总和；表示两筛分粒级d_i与d_i+1间粒径的平均值，为最大粒级的平均直径；（2）、建立碾压前后堆石料粒度分形维数D与振动碾压实干密度的关系式（II）：ρ_d=D/(a+bD)+c            （II）式中，a、b和c为拟合参数；（3）、把各组试验的爆破参数代入到修正Kuz-Ram模型公式（V），$d_{50}=A\sqrt{d_m}{(1/q)}^{0.8}{Q}^{1/6}{(115/E)}^{19/30}---\left(V\right)$计算爆破堆石料平均粒径d₅₀；d_m为石料允许最大粒径，m；q为单位耗药量，kg/m³；E为炸药相对重量威力；Q为单孔装药量，kg；A为岩石系数，反映了岩石强度、密度、破碎性与爆破块度的关系，表达式为：A=0.06(RMD+JF+RDI+HF)；RMD为岩石性能系数；JF为节理特征系数；RDI=25RD-5.0为密度系数，RD为密度；HF为硬度系数；将求得的平均粒径d₅₀代入到平均粒径d₅₀与粒度分形维数D的关系式（IV）中，求出碾压前爆破堆石料粒度分形维数D，$\log d_{50}=\frac{K}{3-D}+F---\left(\mathrm{IV}\right)$式中K、F为拟合参数，是将实测平均粒径d₅₀和计算的粒度分形维数D绘制logd₅₀～1(3-D)曲线，回归分析得到；把粒度分形维数D代入到碾压前粒度分形维数D与振动碾压实干密度ρ_d的关系式（II）中，求得堆石料的干密度ρ_d，通过调整修正Kuz-Ram模型公式（V）中的爆破参数，得到相应的级配的压实干密度ρ_d所对应的堆石料粒度分形维数D，实现对堆石料颗粒级配优化的目的。