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基于应变率相关动力特性的岩体爆破破坏区范围研究

2021-01-25叶志伟卢文波

工程科学与技术 2021年1期

魏 东,陈 明*,叶志伟,卢文波,李 桐

(1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;2.武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072)

爆破作用对岩体的破坏效果直接影响爆破施工的质量及效率,研究爆破的破岩机理及破坏特征对控制爆破施工质量有着重要意义。特别是在爆破施工过程中,预先计算出不同条件下炮孔近区岩体破坏范围有利于爆破参数的设计。爆破过程中炮孔近区岩体在高压瞬时的受力特征下处于强动力响应状态,不可避免地要考虑岩体动态强度的变化规律。因此,为使分析结果切合实际,有必要采用岩体应变率相关的动态强度准则分析爆破破岩过程。

目前,冲击波与爆生气体联合破岩理论被广泛接受[1],炮孔近区岩体由近及远可分为粉碎区、裂隙区及弹性变形区3个区域[2],粉碎区及裂隙区的范围各有不同的分析计算方法。Djordjevic[3]利用Griffith强度准则结合压剪、拉裂双模式破坏模型,针对厚壁圆筒方程推导出了粉碎区的破坏半径公式;戴俊[4]结合应力波衰减经验公式及动荷载下岩体动力强度特征,提出耦合及不耦合装药条件下岩体破碎区范围计算方法;Yushin[5]将Mor-Column强度准则应用于钻孔爆破围岩粉碎区的评判标准,建立考虑岩体黏聚力强度的粉碎区计算方法;冷振东等[6]基于前述学者对钻孔爆破粉碎区计算方法的研究成果,提出一种改进的钻孔爆破破坏模型。

爆破作用下岩体的动态响应及强度变化与静力条件明显不同,分析岩体的爆破破坏区不能忽视岩体的动力破坏特性。……

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