深部高地应力下岩石双孔爆破的损伤规律

发布时间：2024-04-13 01:08

　　为了研究岩石在深部高地应力下的爆破损伤演化规律,基于HJC损伤本构建立岩石双孔爆破模型,采用隐-显式序列算法,综合考虑炮孔间的相互作用、埋深以及侧应力系数因素的影响,设置不同工况条件开展数值计算。结果表明:无地应力条件下,在孔距50～130 cm变化的过程中,发现沿炮孔孔心连线方向的损伤半径逐渐增大,垂直孔心线方向损伤半径逐渐减小;有效破碎面积的变化呈现钟形曲线,存在最佳孔间距d=70 cm使孔间损伤裂纹贯通的同时,有效破碎面积达到最大。地应力工况条件下,在侧应力系数λ=1时,有效破碎面积减小,x和y方向损伤半径均减小,损伤裂纹的扩展受到抑制。而在λ≠1时,损伤裂纹更偏向于地应力较大的方向发育,另一方向的损伤扩展受到抑制。深度即地应力的大小对岩体爆破效果并无线性关系,深度越大,对应侧应力系数下地应力对爆破效果的作用越明显。

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【部分图文】：

图1数值计算模型

模型由炸药、岩体组成,炸药采用流体单元ALE建模,岩体采用拉格朗日固体单元SOLID164,数值计算模型如图1所示。该模型尺寸为500cm×200cm,装药半径2.5cm;装药半径保持不变时,双孔间距d分别为50、70、90、110、130cm;计算方法采用多物质流固耦合....

图2HJC本构模型

式中:Δμp、Δεp为单个计算循环内单元的塑性体积以及等效塑性应变增量;εpf、μpf分别为常压条件下岩体破碎的等效塑性应变、塑性体积应变;T*=T/fc为岩石最大标准化拉伸应力,T为材料最大拉伸强度;D1、D2为岩石材料的本构常量;σ*=σ/fc为标准等效应力,σ为....

图3有效应力云图以及损伤云图(d=70cm)

从计算结果中发现损伤演化基本在500μs已经趋于稳定,故结果处理中显示了500μs内的相关结果。由于篇幅限制,仅提取500μs内d=70cm时的有效应力云图以及损伤云图(见图3);另将t=500μs时孔间距d分别为50、70、90、110、130cm的损伤云图结果显示....

图4不同孔间距的损伤结果(t=500μs)

图3有效应力云图以及损伤云图(d=70cm)在工程实践中,通常认为[19]损伤值D>0.1的区域爆破效果较好,破碎块度合适,故将D>0.1的区域作为有效破碎区;提取不同孔间距条件下的有效破碎区,并通过后处理求得各孔间距条件下有效破碎区损伤区面积及x、y方向损伤半径(见图5)。

本文编号：3952251