Numerical Simulation of the Effects of Charging on the Blasting Damage Outcomes of Breakwater

ZHONG Mingshou，XIE Xingbo，MAO Wensheng， ZHANG Lei， YANG Guili，MA Huayuan College of Field Engineering，Army Engineering University of PLA （Jiangsu Nanjing， 210007）

[ABSTRACT]Acombination of experimentsandnumerical simulations was used to investigatethe damage of breakwaters built with rock pilesunderdiferent chargesand burialdepths.Theresearchresults indicatethat increasing the charge amount and burial depth can enhance the blasting damage on breakwaters. When the charge amount is 1kg ，the diameter of the explosion pit，thedepthof the explosionpit，and thediameterof thecrack zone increaseby1.11，O.41times and0.95 times respectively withaburied depth of 10cmcompared to those without burial depth.The diameterof theexplosion pit， thedepth of heexplosion pit，andthediameterofthecrack zone increase by2.O8，2.18 timesand1.97times respectively withaburied depth of2Ocmcompared tothose without burial depth.Whenthe burieddepthof thechargeis 2O cm，the diameteroftheexplosion pit，thedepthof the explosion pit，and thediameterof thecrack zone increase byO.57，0.28 times ad O.21 times respectively with a charge amount of2kgcompared to those with a charge amountof1kg.The diameterof theexplosion pit，thedepth oftheexplosionpit，andthediameterofthecrack zone increasedbyO.63，0.35 times and O.51 times respectively with a charge amount of 3kg compared to those with a charge amount of1 kg. It can provide references for practical blasting engineering and military operations.

[KEYWORDS]powder charge；breakwater；smoothed partide hydrodynamics（SPH）；throwing outcome；blasting damage

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防波堤是为了保护海岸线和港口免受海浪的影响而建造的结构，可能会阻碍海军舰艇进入某些区域。随着现代战争的发展，特别是在海战和两栖攻击中，防波堤的毁伤破坏可以在军事行动中发挥战略作用。通过破坏或摧毁敌方防波堤，我方军事力量可以通过敌方的防线，使军事力量从海上过渡到陆地，完成登陆战，并对地方建筑设备进行打击。故军事行动中，对防波堤毁伤的必要性可以作为海战和两栖攻击的关键因素，使军事力量能够实现目标，并获得对敌人的决定性优势。因此，装药对防波堤的爆破毁伤作用具有重要的研究意义。

岩石在爆破载荷等高速冲击作用下，通常会出现损伤、破碎、失效、裂纹等现象，这类问题主要涉及流体力学、计算力学、损伤力学等专业学科[1-2]。近几十年来，国内外学者从理论研究[34]、试验[5]和数值模拟[6-8]等方面对岩石建筑工程的爆破毁伤问题进行了大量的研究。

刘阳等[9]采用数值模拟的方法对不同角度掏槽孔条件下的岩石爆破进行研究。结果表明，掏槽孔与自由面斜交时，会造成内部岩石的压缩损伤，最终形成有效的爆破槽腔，在炮孔远端形成少量的裂纹与拉伸损伤。陈一曦等[1°采用平滑粒子流体动力学算法（SPH）-有限元建模（FEM）耦合算法研究了在平行掏槽孔内的延期时间对岩石毁伤效果的影响。结果表明，分段延时起爆对爆破毁伤效果的影响显著。王卫华等[1]运用LS-DYNA软件进行数值模拟仿真，探究了双孔爆破时装药间距对爆破毁伤效果和岩石有效损伤率的影响。……