节理特性对岩体爆破裂隙区的影响分析

章大业

安徽理工大学 安徽淮南 232001

工程爆破作为一种主要的生产方法，广泛应用于采矿采石、公路铁路、水利水电等工程领域中[1]。考虑到节理对岩体爆破效果的重要影响及上述现状，同时实际岩体在宏观上由多种矿物颗粒胶结形成，现采用颗粒流离散元软件PFC建立含节理岩体爆破模型，模拟分析不同节理参数对岩体爆破裂隙区的影响。

1 数值模型的建立

利用PFC，建立图5所示10m×5m无节理岩体模型。在模型表面中间位置处设置炮孔，药包半径为0.1m,孔深2.0m,炮孔堵塞长度为0.4m。

图1 无节理岩体模型

2 爆破荷载的模拟

文中模型采用如图2所示三角形分布荷载，为炮孔压力峰值，取为800Mpa,荷载升时与作用时长分别为2ms和7ms，此分布荷载能较好地模拟炸药的起爆过程。

3 计算结果

分别考虑节理的弹性模量、粘聚力和抗拉强度等参数，分析时将某一参数调整为上述工况c的0.1倍、0.5倍、2.0倍，表1为计算结果。

图2 爆破荷载模型

观察表1中计算结果，岩体节理各力学参数对爆破效果的影响是一致的。当节理力学性质逐渐增强时，岩体的裂隙区半径和裂纹深度都逐渐减小，且裂隙区半径减小的幅度较大。这可能是由于力学性质更佳的节理对爆破动载有着更强的吸收、耗散作用，使冲击波的能量迅速减弱，同时节理结构面在爆破作用下易产生应力集中，使损伤范围进一步减小[2-3]。

4 结语

表1 不同节理参数下岩体裂隙区范围

由于岩体节理对爆破冲击波具有耗能作用，力学性能（弹性模量、粘聚力、抗拉强度）更强的节理使得这种作用更加明显，进而导致爆破后岩体的裂隙区范围变小。