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爆破荷载作用下含裂隙岩体的爆生裂纹扩展规律研究
| 论文题名： | 爆破荷载作用下含裂隙岩体的爆生裂纹扩展规律研究 |
| 关键词： | 爆破荷载;裂隙岩体;裂纹扩展;数值模拟;现场探测 |
| 摘要： | 在采用钻爆法进行山岭隧道开挖时，由于掌子面轮廓线附近围岩中存在大量的初始裂隙，改变了爆炸应力波的传播路径，导致围岩超欠挖，严重影响了隧道的质量和安全。因此，研究岩体中的初始裂隙对爆生裂纹扩展的影响规律以及爆破荷载作用下围岩的损伤范围，对改善爆破效果和提高炸药利用率有重要意义。本文采用ANSYS/LS-DYNA研究了光爆轮廓线上及保留岩体中初始裂隙对爆生裂纹扩展的影响规律，并提出了减少超欠挖的爆破参数优化建议；通过实测数据对比了统一强度理论和摩尔-库伦破坏准则对预测围岩损伤范围的适用性。本文主要工作及结论如下： （1）光爆轮廓线上初始裂隙长度的增大促进了端部翼裂纹的扩展，减少了裂隙后方保留岩体的损伤，裂隙中心处的宽度呈幂函数减小；初始裂隙宽度的增大抑制了端部翼裂纹的扩展，当宽度在较大范围内增大时会促进保留岩体中裂纹的发展；裂隙宽度与炮孔直径的比值大于2/3时，炮孔与裂隙间岩石的破碎面积最大，爆破效果较好，可以用来指导爆破参数的设计。 （2）保留岩体中初始裂隙的长度在一定范围内时，将其与轮廓线处的裂隙连通会抑制其翼裂纹的扩展；平行裂隙的间距越小，对其中间爆生裂纹扩展的抑制作用越强。 （3）以被爆岩体和保留岩体的损伤程度为依据对爆破效果进行评判，当不耦合系数约为2.14时，光爆效果较好，可以为实际爆破工程参数设计提供参考。 （4）基于统一强度理论计算得到的损伤半径理论值更接近实测值，且粉碎区半径的计算考虑了围岩的塑性破坏（在实际工程中塑性破坏部分的岩体将会被排险去除），更加符合隧道爆破的实际情况。此理论公式对类似工程围岩损伤范围的预测和爆破效果的评估具有一定的指导作用。 |
| 作者： | 万英喆 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 胡志平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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