空孔对岩石爆破裂纹扩展的影响数值模拟研究*

罗世云，韩孟微，刘国寅

(1.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.云南云岭公路工程注册安全工程师事务所有限公司，云南 昆明 650206；3.昆明坤泽矿业技术有限责任公司，云南 昆明 650224)

0 引言

在岩土工程开挖施工中，爆破仍然是一种主流手段[1-3]。爆破是一种瞬态过程，周围伴随着高温、高压和高速气体等，所以在爆炸载荷的作用下岩石的受力状态极其复杂多变，但受限于爆破测试技术的不足，难以定量描述其中的瞬态变化过程[4]。近年来随着计算机技术的发展，在研究岩体的爆破破坏过程与机理方面出现了声发射、数值模拟等有效的研究方法[5-8]。

孙西濛等[9]利用ANSYS/LS-DYNA模拟了岩石爆破过程并分析了爆破效果。肖思友等[10]研究发现，在高地应力岩石爆破过程中，岩石的初始应力场和爆破载荷累积的弹性应变能会在爆破后的空腔周围释放，裂纹区半径越大，卸载释放的能量就越多。爆破时，在爆破应力波和爆轰气体的作用下，压剪损伤主要发生在紧邻壳壁的破碎区域内的岩石中，而拉伸损伤主要发生在更大的破碎区域[11]。李启月等[12]的研究表明，在炸药爆炸前期地应力场对岩体爆破开裂影响较小，在爆炸后期地应力场对裂纹扩展具有导向作用，裂纹扩展主方向趋向于最大地应力所在的方向。宗琦等[13]应用ANSYS/LS-DYNA对五孔不耦合装药的爆破过程进行了模拟，结果表明，炮孔壁上的压力峰值从耦合区域到最远区域依次减小，压力峰值时刻也依次延迟。……