定向控制爆破技術研究

李建虎

摘要：為了降低爆破對圍巖的損傷，采用定向控制爆破技術。通過數值模擬的結果，得到定向控制比普通光面爆破效果更好的結果。

關鍵詞：圍巖損傷;定向控制;光面爆破;數值模擬

概述

在隧洞爆破過程中，圍巖往往受到影響：原有的節理和裂隙發育并會產生新的裂隙。在爆破時面臨兩個重要問題：一用最有效的方法將巖石進行破碎;二降低爆破對開挖范圍外巖石的損傷，保證爆破后圍巖的穩定。光面爆破是設計輪廓的方法。

在普通光面爆破中，形成炮孔間貫通裂紋的同時會破壞圍巖，輪廓線外圍巖的強度和穩定性被削弱。定向控制爆破技術中，炮孔內裝藥形成的爆炸荷載具備方向性，促使裂紋沿著炮孔間連線方向產生和發育，圍巖的損傷和擾動得到降低，爆破成縫效果明顯。

1控制爆破成縫理論

圍巖裂紋、裂縫的擴展情況常常包含亞臨界、臨界、穩定擴展、終止等狀態，圍巖裂紋擴展速度與其對應的不同擴展狀態一致。

1.1力學成縫理論

由線性力學的知識可知：當破壞材料處于受拉狀態時，裂紋呈張開狀態，（I型裂紋），用強度因子KI表示圍巖裂紋尖端的應力強度。由于爆炸作用力是瞬時應力作用的過程，因此，在進行應力強度因子計算時，應考慮動態效應。

當初始裂紋尖端的應力強度因子為KI時，則裂紋尖端所產生的內應力為σr。當外部應力越大時，KI變大，σr也就越隨之變大。當σr足夠大時可使圍巖發生分離，造成裂紋失穩，則圍巖發生斷裂形成裂縫，此時強度因子稱臨界應力強度因子KIC。……