群孔起爆不同短延迟时间岩石破裂过程仿真与块度分析

摘要

岩石爆破块度作为评价爆破效果的主要指标，直接影响到水利水电工程后续的建设目标和建设成本。在工程爆破开采石料过程中，提高爆破效率和质量，满足良好的级配曲线需求，对水利水电工程建设筑坝骨料的开采具有重要意义。通过建立二维有限元数值计算模型，开展了自由面数量和孔间不同延迟时间对岩石爆破破碎效果影响的研究。首先从理论角度阐明了孔间应力波的相互作用和爆炸应力波在自由面的反射机理，分析了爆破裂纹产生的条件；然后借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件，采用RHT模型模拟了不同数量自由面、不同孔间延迟时间条件下群孔起爆岩石破裂过程，并采用WipFrag分析了不同起爆条件下的岩石级配情况。数值模拟结果表明：不同数量自由面对爆破级配的影响明显，与无自由面相比，单个自由面、两个自由面、三个自由面的最大块度分别减小了25.9%、46.5%和61.8%,其他块度指标也明显减少，可见自由面数量越多，岩石中产生的裂纹数量越多，爆破破碎效果越好。与同时起爆相比，延迟爆破有利于提高岩石的破碎效果，但在短延迟爆破中应力波在孔间相互作用对提高岩石的破碎效果并不明显。

关键词

延迟时间 / 爆破块度 / 自由面 / 孔间延迟 / 应力波

基金资助

国家自然科学基金(51979152、52209162); 湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划(T2020005)