節理特性對巖體爆破裂隙區的影響分析

章大業

安徽理工大學 安徽淮南 232001

工程爆破作為一種主要的生產方法，廣泛應用于采礦采石、公路鐵路、水利水電等工程領域中[1]。考慮到節理對巖體爆破效果的重要影響及上述現狀，同時實際巖體在宏觀上由多種礦物顆粒膠結形成，現采用顆粒流離散元軟件PFC建立含節理巖體爆破模型，模擬分析不同節理參數對巖體爆破裂隙區的影響。

1 數值模型的建立

利用PFC，建立圖5所示10m×5m無節理巖體模型。在模型表面中間位置處設置炮孔，藥包半徑為0.1m,孔深2.0m,炮孔堵塞長度為0.4m。

圖1 無節理巖體模型

2 爆破荷載的模擬

文中模型采用如圖2所示三角形分布荷載，為炮孔壓力峰值，取為800Mpa,荷載升時與作用時長分別為2ms和7ms，此分布荷載能較好地模擬炸藥的起爆過程。

3 計算結果

分別考慮節理的彈性模量、粘聚力和抗拉強度等參數，分析時將某一參數調整為上述工況c的0.1倍、0.5倍、2.0倍，表1為計算結果。

圖2 爆破荷載模型

觀察表1中計算結果，巖體節理各力學參數對爆破效果的影響是一致的。當節理力學性質逐漸增強時，巖體的裂隙區半徑和裂紋深度都逐漸減小，且裂隙區半徑減小的幅度較大。這可能是由于力學性質更佳的節理對爆破動載有著更強的吸收、耗散作用，使沖擊波的能量迅速減弱，同時節理結構面在爆破作用下易產生應力集中，使損傷范圍進一步減小[2-3]。

4 結語

表1 不同節理參數下巖體裂隙區范圍

由于巖體節理對爆破沖擊波具有耗能作用，力學性能（彈性模量、粘聚力、抗拉強度）更強的節理使得這種作用更加明顯，進而導致爆破后巖體的裂隙區范圍變小。