硬岩隧道爆破辅助孔残孔长度数值模拟研究

摘要

在隧道钻爆施工中，掏槽孔爆破形成临空面后，辅助孔的爆破效果直接影响后续隧道掘进进尺与效率。辅助孔爆破后的残孔长度是衡量爆破能量利用率和岩石破碎效果的关键指标。为研究硬岩隧道辅助孔爆破后残孔长度对后续爆破效果的影响，以方山隧道为工程背景，通过Hypermesh软件建立硬岩隧道辅助孔双孔三维模型，并在炮孔周围进行网格加密。利用LS-DYNA软件设置关键字模拟辅助孔在不同孔间延时、不同岩性条件下的爆后残孔长度情况，分析研究孔间延时和围岩岩性对辅助孔残孔长度的影响规律。结果表明:孔间延时对残孔长度有较大影响，延时时间在一定范围内变化时，残孔长度随着延时时间的增加而增加，残孔长度变化率随着延时时间的增大而增大;围岩岩性是影响残孔长度的重要因素之一，相同装药量条件下花岗岩的残孔长度大于砂岩残孔长度，岩石坚固性系数与残孔长度呈现正相关关系。基于此研究结果，在现场施工中应用优化后的辅助孔爆破参数进行工程验证，有效控制了残孔长度，提升了硬岩隧道辅助孔的爆破效果。研究结果为硬岩隧道爆破掘进过程中辅助孔爆破参数的精细化设计与调整提供了理论依据和实践指导，对提高硬岩隧道施工效率、降低工程成本具有重要意义。

关键词

数值模拟 / 硬岩隧道 / 隧道爆破 / 辅助孔 / 残孔

基金资助

国家自然科学基金(52379102)深埋隧道开挖扰动围岩能量释放特征与吸能支护结构协同作用机理;国家自然科学基金(50909056)海底隧道覆盖岩层失稳机理及最小岩石覆盖厚度分析方法研究; 山东省自然科学基金(ZR2021QE246)层状岩体隧道爆破开挖围岩成型机理及爆破参数智能优化方法