基于时序控制断裂爆破的多孔模型试验研究

摘要

近年来时序控制断裂爆破技术在部分矿山工程和水利设施的建造过程中得到了广泛的应用，为探究时序控制断裂爆破技术对岩体中裂纹扩展机理的影响，采用强度等级为C50的混凝土材料分别浇筑了3孔，5孔和9孔的试验模型，用雷管代替炸药进行岩体模型多孔爆破试验，测试爆生裂纹扩展路径和成缝效果。使用LS-DYNA软件对不同工况下的岩体模型爆破过程进行模拟，选用RHT本构模型表征岩石动态破坏行为，并采用流固耦合算法模拟爆炸应力波与岩体的相互作用，同时以炮孔之间的间距和各个炮孔的起爆时间为控制变量，通过改变这些变量来建造不同的数值模型，并使用后处理软件提取数值模拟结果。最后与模型试验结果进行对比分析，探讨岩体中爆生裂纹扩展规律。结果表明：时序控制断裂爆破技术在促进岩体中裂纹沿预定方向扩展有一定的引导作用，先后爆孔起爆时序与先后爆孔之间的间距均会影响裂纹成型效果，且炮孔数量越多越明显；合理设计起爆时序与孔间距可显著提升炸药能量利用率，降低围岩损伤，为复杂地质条件下的精准爆破施工提供理论依据与技术支撑。

关键词

时序控制断裂爆破 / 多孔模型 / 数值模拟 / 裂纹扩展

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52109165)