李建虎

摘要：为了降低爆破对围岩的损伤，采用定向控制爆破技术。通过数值模拟的结果，得到定向控制比普通光面爆破效果更好的结果。

关键词：围岩损伤;定向控制;光面爆破;数值模拟

概述

在隧洞爆破过程中，围岩往往受到影响：原有的节理和裂隙发育并会产生新的裂隙。在爆破时面临两个重要问题：一用最有效的方法将岩石进行破碎;二降低爆破对开挖范围外岩石的损伤，保证爆破后围岩的稳定。光面爆破是设计轮廓的方法。

在普通光面爆破中，形成炮孔间贯通裂纹的同时会破坏围岩，轮廓线外围巖的强度和稳定性被削弱。定向控制爆破技术中，炮孔内装药形成的爆炸荷载具备方向性，促使裂纹沿着炮孔间连线方向产生和发育，围岩的损伤和扰动得到降低，爆破成缝效果明显。

1控制爆破成缝理论

围岩裂纹、裂缝的扩展情况常常包含亚临界、临界、稳定扩展、终止等状态，围岩裂纹扩展速度与其对应的不同扩展状态一致。

1.1力学成缝理论

由线性力学的知识可知：当破坏材料处于受拉状态时，裂纹呈张开状态，（I型裂纹），用强度因子KI表示围岩裂纹尖端的应力强度。由于爆炸作用力是瞬时应力作用的过程，因此，在进行应力强度因子计算时，应考虑动态效应。

当初始裂纹尖端的应力强度因子为KI时，则裂纹尖端所产生的内应力为σr。当外部应力越大时，KI变大，σr也就越随之变大。当σr足够大时可使围岩发生分离，造成裂纹失稳，则围岩发生断裂形成裂缝，此时强度因子称临界应力强度因子KIC。……