基于JHB-4D-LSM的含软弱夹层隧道围岩爆破动力分析

马建军; 沈琨越; 郑楠; 黄伟真; 肖海华

doi:10.19952/j.cnki.2096-5052.2025.03.04

隧道与地下工程灾害防治 ›› 2025, Vol. 7 ›› Issue (03) : 47 -57. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2025.03.04

基于JHB-4D-LSM的含软弱夹层隧道围岩爆破动力分析

马建军, 沈琨越, 郑楠, 黄伟真, 肖海华

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摘要

为精确模拟含软弱夹层的隧道爆破应力波传播过程，探究爆破振动穿越软弱层前后的动力响应规律，本研究基于JHB-4D-LSM(Johnson-Holmquist-Beissel-four-dimensional lattice spring model)连续-非连续方法，建立单孔爆破数值模型，重点分析不同爆破距离、夹层厚度及倾角等因素的影响。结果表明：基于JHB-4D-LSM模型模拟了隧道爆破应力波传播过程，计算结果与LS-DYNA模拟结果吻合较好，验证了该方法的有效性。软弱夹层的迎波面岩体局部应力集中、峰值应力增加，背波面岩体应力峰值降低；说明夹层具有双重作用，应波面应力增强及背波面应力衰减，且双重作用效应随着软弱夹层厚度的增加，呈正相关的关系，对施工安全控制具有指导意义。软弱夹层与炮孔距离越小，夹层迎波面岩体应力集中现象越明显，当两者的距离大于30 cm时，软弱夹层对应力传播的影响减小；软弱夹层倾角对爆破应力波传播的影响，主要取决于炮孔与软弱夹层的垂直距离，垂直距离越小，炮孔附近岩体的应力峰值越高，应力阻隔效应越明显。本研究结果为软弱层发育地区隧道爆破振动控制技术的优化提供了借鉴和参考。