两孔间导向孔对爆炸裂纹扩展方向控制的数值模拟

摘要

为了研究导向孔控制爆破裂纹扩展方向的作用机理，以有机玻璃（PMMA）作为爆炸介质，采用ANSYS/LS-DYNA软件，分别对两孔之间无导向孔、有圆形导向孔和带切槽导向孔的爆破裂纹扩展进行了二维数值模拟研究，对比分析了3种情况下两孔之间爆破裂纹的扩展方向和贯通情况，研究了各导向孔孔壁上测点的应力时程曲线变化情况。结果表明：带切槽导向孔与炮孔间距为12.5 cm、15.0 cm和17.5 cm时裂纹均实现了贯通，圆形导向孔与炮孔间距为12.5 cm时裂纹实现了贯通，无导向孔时两侧炮孔的裂纹均呈现为一上一下错开的趋势；带切槽导向孔两侧的应力明显大于圆形孔，在裂纹扩展上有更强的导向作用。数值模拟结果与试验结果相吻合，切槽导向孔有更好的导向效果；在控制岩体定向断裂的实际工程中，可以在炮孔之间设置切槽导向孔，有利于引导裂纹的延伸。

关键词

爆破损伤 / 裂纹扩展 / 贯穿机制 / 导向孔 / 有机玻璃 / 数值模拟