切槽孔爆破的数值分析方法

1. 参数确定

数值分析是采用有限元自动增量动态非线性分析程序ADINA-84 进行的。数值分析中采用如下爆破参数：

炮孔直径D=40 mm ，切槽角α= 60°，切槽长l=8 mm；假设炸药爆炸后，孔壁受静水压力σ =5 MPa 。

岩体参数取值为：弹性模量E=2.5 ×10 4MPa ；泊松比ν=0.26；内摩擦角φ = 38°；黏聚力c=0.35 MPa；单轴抗压强度 Rc=20 MPa ，单轴抗拉强度为 Rt=1.8 MPa 。为了分析方便，本文视岩体为均质、各向同性体，有限元分析网格划分（见参考文献[79]）。

2. 数值分析结果[79](www.xing528.com)

在准静态压力作用下，切槽孔壁附近的拉压应力分布情况如图14-7。

图14-7　切槽炮孔周围的拉压应力[56]

由图14-7（a）中的应力矢量图可知，切槽孔拉应力沿孔壁周边分布极不均匀。首先在槽尖处存在拉应力高度集中区，而在切尖两侧的槽壁上，拉应力特别小；在远离切槽的孔壁其他部位上，拉应力又有一定恢复。根据这些特征，切槽孔的拉应力可分为三个区：其一是拉应力集中区，这是裂纹首先产生的位置；其二是拉应力和抑制区，在这个部分拉应力很小，裂纹基本上不会发生；其三是拉应力恢复区，在这部分拉应力有一定恢复，但远小于第一区。图14-7（b）中所表示的压应力分布明显不均匀，在切槽尖端附近应力很小，而切尖两侧槽壁压应力集中，这些集中的压应力一是提供槽尖拉应力的基础，二是避免了槽壁附近圆弧壁上拉应力的增大。这与前面理论分析中得出的结论“切尖两侧存在裂缝抑制区”是相吻合的，从而进一步证明了理论分析的正确性，在远离切槽的孔壁上，压应力逐渐得到一定程度的恢复。从以上分析知，切孔爆破产生的应力分布集中，使孔壁在切槽处优先产生裂纹，继而撕裂岩石。