岩石中相邻炮孔装药爆破的数值模拟

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受地应力影响岩石炮孔松动爆破应力场数值模拟研究

◎试验研究 ◎
受地应力影响岩石炮孔松动爆破应力场数值模拟研究
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受地应力影响岩石炮孑松动爆破Ｌ应力场数值模拟研究
任庆峰宗琦安徽理工大学土木建筑学院，安徽省淮南市，２２０３０１
摘要选用合适的参数和模型，利用ＡＳＳＬ．ＹＡ数值分析软件对受地应力影响岩石炮孔松动爆破应力场进ＮＹ／ＳＤＮ
引起的垂直原岩应力增大，就超过Ｉ程岩体的抗压强度（２ＭＰ）而由于工程开挖所引起的应力集中工＞０ａ，
水平则更是远大于工程岩体的强度（４ＭＰ）＞０ａ，二者的叠合累积为高应力，在深部岩体中形成了异常的
地应力场。受其影响，岩石爆破的动态应力场将发生变化，由此引起的岩石破碎破裂过程改变。本文即试图利用ＡＹ／ＳＤＮＮＳＳＬ — ＹＡ软件对受地应力影响时岩体炮孔松动爆破进行数值模拟，分析爆炸后炮孔周围岩体的应力、位移的变化。
Ｔ３．Ｄ２５１
１引言
松动爆破是指充分利用爆破能量，使爆破对象成为裂隙发育体，不产生抛掷的一种爆破技术。目前国内外许多爆破工作者对松动爆破技术进行了较广泛的研究和应用，主要是露天采矿等爆破工程，都取
得了较好的效果【Ｊｌ。有研究资料表明［，在地下矿山采掘爆破工程，特别是进入深部开采，不仅重力。４］
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采矿深孔爆破荷载特性数值模拟研究

采矿深孔爆破荷载特性数值模拟研究作者：许君民来源：《价值工程》2012年第28期摘要：采用LS—DYNA动力有限元软件对冬瓜山铜矿地下采场单段装药长度为4.5m时的爆破荷载进行数值模拟研究。

由模拟结果得到的压力—时间历程曲线可以看出炸药爆炸后粉碎区边界上爆炸冲击波的压力荷载在0.35ms时达到最大值2.79GPa。

爆炸过程中爆炸冲击波的压力荷载已经远远超过岩体的抗压强度，岩体产生强烈的压缩破坏。

Abstract： Using LS—DYNA dynamic finite element program， we did a study on numerical simulation for blasting loading of single charge length of 4.5m in Donggashan Copper Mine underground stope. From the simulation results of pressure — time process curve， it can be seen that after explosive explosion，pressure of explosive shock wave reached to the maximum for 2.79GPa in the 0.35ms on the smash district boundary. The pressure of explosive shock wave had been far more than the compressive strength of rock during the process of blasting， rock produced strong compression damage.关键词：深孔爆破；荷载特性；数值模拟；采矿工程Key words： deep—hole blasting；loading characteristics；numerical simulation；mining engineering中图分类号：TD2 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）28—0086—030 引言随着国民经济的飞速发展，工程爆破的应用领域也在不断的扩大，利用炸药爆炸所释放的能量来破碎岩石，仍旧是岩石采掘中的一种主要手段。

岩石动力学与爆破技术12

爆破工程
中国矿大建筑工程学院
岩石爆破破碎机理
反射拉伸应力波作用理论（动作用理论）该理论单纯强调冲击波的作用，认为岩石破碎是由于爆炸产生的压缩应力波从自由面反射而形成的拉伸应力引起的这种拉伸应力，从自由面朝向装药的位置将岩石成片拉裂。这种假说忽视了爆生气体的作用。实验基础：杆件和板件实验。
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2 s
4 K d (c 2 c s2 ) p 3
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中国矿大建筑工程学院
岩石中的爆炸应力波

爆破工程
冲击载荷在岩体内引起的应力－－应变

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中国矿大建筑工程学院
岩石中的爆炸应力波

爆破工程
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微单元
σθ2
σr1
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岩石不会被压碎
产生径向裂隙
中国矿大建筑工程学院
岩石爆破破碎机理
爆破工程
爆生气体作用在爆炸空腔的岩壁上，形成准静压应力场。在高压气体的膨胀挤压、气楔作用下，径向裂隙继续扩展和延伸，并且在裂隙尖端处的气体压力下引起应力集中，加速裂隙的扩展，构成了靠近粉碎区的内密外疏、开始宽末端细的径向裂隙。
d (l ) dt d d ( E ) d E E dt dt dt v
中国矿大建筑工程学院
爆破工程
霍普金森实验系统
中国矿大建筑工程学院
爆炸载荷下岩石的力学反应

爆破工程
炸药爆炸首先形成应力脉冲，使岩石表面产生变形和运动。由于爆轰压力瞬间高达数千乃至数万兆帕，以致于可在岩石表面形成冲击波，并在岩石中传播。岩石中某局部被激发的应力脉冲是时间和距离的函数。由于应力作用时间短，往往其前沿才传播一小段距离而荷载已作用完毕，因此在岩石中产生明显的应力不均现象。岩石中各点的应力呈动态，即岩石的变形、位移均与时间有关，岩石中的应力场随时间而变化。载荷与岩体之间有明显的“匹配”作用。

爆破基本方法

爆破基本方法一、浅孔爆破炮孔深度小于5m，孔径小于75mm的炮孔爆破（一）、露天浅孔爆破炮孔布置的主要技术参数为：1、最小抵抗线（Wp）：浅孔爆破的最小抵抗线Wp通常根据钻孔直径和岩石性质来确定，即Wp=Kwd式中Wp——最小抵抗线（m），通常取药包中心到临空面的最短距离；Kw——系数，一般采用15~30。

对于坚硬岩石取较小值，中等坚硬岩石取较大值；D——钻孔最大直径（cm）2、台阶爆破中的台阶高度（H）：H=（1.2~2.0）Wp3、炮孔深度（h）：在坚硬岩石中h=（1.1~1.15）H在松软岩石中h=(0.85~0.95)H在中硬岩石中h=H4、炮孔间距（a）及排距（b）：火雷管起爆时a=（1.2~2.0）Wp电雷管起爆时a=(0.8~2.0)Wp排距一般采用:b=(0.8~1.2)Wp装药及起爆:药量计算公式:Q=0.33Kabh炮孔装药长度通常相当于孔深的1/3~1/2.当装填散装药时,需用木棍捣实,增大装药密度以提高爆破效果.装药卷时,将雷管装入一个药卷中,制成起爆药卷,放在装药全长的1/3~1/2处(由上部算起),浅孔爆破中,堵塞长度不能小于最小抵抗线.二、深孔爆破孔深大于5m，孔径大于75mm的钻孔爆破叫做深孔爆破深孔爆破炮孔布置的主要技术参数：1、计算抵抗线Wp（m）Wp=HDnd/150式中H——阶梯高度（m）D——岩石硬度系数，一般取0.46~0.56n——阶梯高度影响系数，2、超钻深度ΔH（m）ΔH=（0.12~0.3）H或ΔH=(0.15~0.35)Wp岩石越坚硬超钻深度越大3、炮孔间距aa=（0.7~1.4）Wp或a=mWp(对于宽孔距爆破m=2~5) 4、炮孔排距bb=asin60=0.87a5、药包重量Q（kg）Q=0.33KHWpa6、堵塞长度L=（0.5~0.7）H或L=(20~30)D。

光面爆破相邻炮孔裂纹扩展模拟

光面爆破相邻炮孔裂纹扩展模拟戴俊;李传净;陈哲浩;杜文平【摘要】On the basis of blasting theory, the process of crack propagation and evolution of double blasting holes in rock is simulated by means of numerical simulation software, and the mechanism of rock burst failure and crack growth behavior are analyzed. The results show that The feasibility of the model, the parameter and the numerical calculation method is verified. Cracks are first generated in the hole wall, then expand along the hole line and gradually to the center of the line through the heart. Based on theoretical analysis, the reasonable distance between adjacent gun holes is 40~70 cm, and the cracks are better. With the increase of the hole spacing, hole crack through blasting effect is more difficult, more bad. The numerical simulation results are in good agreement with the theoretical results. This method can provide the basis for the design of actual engineering blasting parameters.%基于爆破理论,借助ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对岩石中双炮孔爆破裂纹扩展过程进行模拟,进而分析岩石爆破破坏机理和裂纹扩展特点.结果表明:所采用的模型、参数和数值计算方法的可行;孔间裂缝首先在炮孔壁产生,沿炮孔连线扩展并逐渐向连心线中心贯通;结合理论分析,得到了相邻炮孔的合理间距为40~70 cm,孔间裂缝贯通效果较好,随着炮孔间距的增大,孔间裂缝越难贯通,爆破效果越差.数值模拟结果与理论结果吻合较好,这种方法可以为爆破参数设计提供参考.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)018【总页数】5页(P193-197)【关键词】爆破理论;裂纹扩展;数值模拟;炮孔间距【作者】戴俊;李传净;陈哲浩;杜文平【作者单位】西安科技大学建筑与土木工程学院,西安 710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,西安 710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,西安 710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TD235.11工程爆破技术作为破碎岩石的主要方法之一，广泛应用于土木工程施工、采矿、水利水电、国防、军事等众多领域，同时取得了巨大的经济效益和社会效益[1]。

间隔装药起爆顺序对深水岩石钻孔爆破影响的数值模拟

舟山市大神洲造船有限公司舾装码头前沿炸礁
泛应用，隔介质有空气、、泥等多种形式。间间水炮
工程周边环境极为复杂，爆区东侧与舾装码头最近距离２５ｉ，６ｉ处为车间及辅助用房；侧５．３ｎｎ南０ｉｎ
顾彬，入，振王夺王尧，伟文秦平王雄，丙，显何
（中国人民解放军理工大学，南京２００）１０７摘要：基于岩石材料的ＨＣ本构模型，Ｊ采用显式动力分析软件ＡＳｓＬ — ＤＮ模拟了深水岩石钻孔ＮＹ／ｓＹＡ，第２９卷第３期２１０２年９月爆
破
Ｖ０＿９Ｎｏ３ｌ２．Ｓｐ２１ｅ．０２
ＢＬＡＳＴＧ
ｄｉ１．９３ｊｉｎ１０４７２１．３０５ｏ：０３６／．ｓ．０１— ８Ｘ．０２０．２ｓ
间隔装药起爆顺序对深水岩石钻孔爆破影响的数值模拟・
Ｋｅｗｏｄ：ＨＣ；ｒｋｎｃａｇ；ｇｉｏｒｅ；ｃ—ｒｌｇｂｓｕｄｒｅｐｗｔ；ｕｒ￣ｓｕａｏｙ－ｒｓＪｂｏｅｈｅｉｎｉｏｒｒｋｄｌｎｌｔｎｅｅ —ａｒｎｍｅｃｉｌｔｎｒｔｎｄｏｉｉａｄｅｉｍｉ
中图分类号：Ｔ２５４Ｄ３．７文献标识码：Ａ文章编号：１０４７２１）３—０９００１— ８Ｘ（０２００９— ５
ＮｕｅｉａｉｕａｏａｙｉｆＩｎｔｏｄｒｆｒＳａｅｍｒｃｌＳｍｌｔｎＡｎｌｓｓｏｇｉｉｎＯｒｅｏｐｃｄｉＬｏｄｎｇｏｃｉｉｎａｔｎｎｅｅｗａｅａｉｎＲｏｋＤｒｌｎｇａｄＢｌｓｇｕｄｒＤｅｐ－ｔｒｌｉ

软弱夹层条件下隧道爆破过程数值模拟

［ｂｔａｔｎｏｄｒｏｓｄｈｆｃｗｉｈｗａｎｅｃｌｅａｅｒｄｃｓｉｅｒｃｕｉＡｓｃ］Ｉｒｅｔｔｙｔｅｅｅｔｈｃｅｋｉｔａａｄｌｒｐｏｕｅｎｔｏｋｄｒｇｒｕｒｔｙｈｎ
ｔｅｐｒｃｓｅｘｌｓｖｓｔａｓｅｒｎｇｔｅｅｅｇｈｏｅｓｗｈｎｅｐｏｉｅｒｎｆｒｉｈｎｒｙ，ｔｓｒｓａｃｓｓＡＮＳ／ＬＳＤＹＮＡｏｅｐｏｅｔｅｈｉｅｅｒｈｕｅＹＳ — ｔｘｌｒｈｎｍｅｉａｉｌｔｎｏｈｅｌｗｗｈｃｈｔｅｓｗａｅｏａｎｅｃｌｔｄｌｙｒｒｃｔｉｅｅｈｃ — ｕｒｃｌｓｍｕａｉｆｔａｉｈｔｅｓｒｓｖｆｗｅｋｉｔｒａａｅａｅｏｋｗｉｈｄｆｒｎｔｔｉｋｏｎｓｒｐｇｔｓａｄｄｃｙ．Ｉｌｏｃｍｐｒｓｔｅｅｅｔｔｔｅｓｗａｅｉｅａｎｐｏｉｉｎｗｈｅｈｈｃ－ｅｓｐｏａａｅｎｅａｓｔａｓｏａｅｈｆｃｏｓｒｓｖｎｃｒｉｓｔｏｔｎｔｅｔｉｋｎｓｆｔｅｉｔｒａａｅａｅｓｄｆｅｅｔｏｎｅｉｔｎ．Ｔｈｕｂｅｋｐｅｏｎｎｏｈｅｒｃｔａｅｓｏｈｎｅｃｌｔｄｌｙｒｉｉｒｎｒｉｘｓｅｔｆｅｏｔｒａｈｎｍｅｏｆｔｏｋｗｉｈｗｅｋｉｔｒａａｅａｅｃｕｓｉｈｅｂｌｓｉｇｐｏｅｓｉｎｌｚｄａｌ，ＳｈｆｅｔｏａｎｅｃｌｔｄｌｙｎｅｃｌｔｄｌｙｒＯｃｒｎｔａｔｎｒｃｓｓａａｙｅｓｗｅｌＯｔｅｅｃｆｗｅｋｉｔｒａａｅａ・ｅｈｕｄｂｕｌｏｓｄｅｅｅｒａｇｎｌｓｏｅａｏｎｄｔｅｔｎｅ．Ｔｈｎｔｅｒｓａｃｒｖｄｓｔｒｓｏｌｅｆｌｙｃｎｉｒｄｗｈｎａｒｎｉｇｂａｔｈｌｒｕｈｕｎ１ｅｈｅｅｒｈｐｏｉｅｈｅｔｅｒｔａａｉｏｅｅｔｎｌｓｉｇｐａａｅｅｓｈｏｅｉｌｂｓｓｆｒｓｌｃｉｇｂａｔｎｒｍｔｒ．ｃ

隧道围岩爆破冲击损伤防护的轻气炮试验及数值模拟

Ｋｅｗｏｒ：ｔｎｌｓｒｏｎｎｒｃｙｄｓｕｎｅｕｕｄｉｇｏｋ；ｉｍｐａｔａｇｃｄｍａｅ；ＰＶＣ— Ｕｐｏｅｔｖｌｙｒｏｅｓａｅｉｈ — ａｇｒｔｃｉｅａｅ；ｄ－ｔｇｌｇｔｇｓｕｎ；ｎｍｅｃｌｓｍＵａｉｎｕｒａｉｌｔｉｏ
ｐａｎａｇｆｒｃａｌ ’ｌｓｉｇｓｒａｅ；ａｄｗｉｈａｏｉｏｆｉａｔｖｌｃｔｔｅｔｃｅｈＶＣ— ｅｋａｄｄｍａｅｏｏｋｓｍｐｅｂａｔｎｕｆｃｎｔｔｅｓｍｅｃｎｄｔｎｏｍｐｃｅｏｉｈｉｙ，ｈｈｉｋｒｔｅＰＵ
ｍｔａｙｒｔｅｌｅｅｂａｔｇｓｒｃｒｓｅｋｖｌｅｂｓｇｍｐｏｃｖｙｒｔｅｉｕｙｔｌａｃｆｏｋａｅｌａｅ，ｈｗｒｈｌｓｎｆｅｓｅｓｐａａ；ｙｕｉｍｒｅｔｅｌｅ，ｊｒｅｎｅｏｃｉｒｌｏｔｉｕａｔｕｎ４ｔｉａｈｎｏｒｒ
１．炮孔；．药包；．保护层材料（Ｖ — ２３ＰＣＵ）图１装药结构示意图
Ｆｇ１Ｓｅｃｐｏｄｆｄｃａｇｔｃｕｅｉ．ｋｔｈｍａｆｍｏｉｅｈｒｅｓｒｔｒｉｕ
作用。该方法在实际中得到了应用，其机理需进一但
０８４２西南科技大学环境与资源学院，四川（．１同济大学道路与交通工程教育部重点试验室，上海２１０；．绵阳６１１）２００

裂隙岩体射流切槽爆破数值模拟及实验研究

裂隙岩体射流切槽爆破数值模拟及实验研究光面(预裂)爆破常用于隧道爆破开挖,该技术在隧道爆破施工时能保留较完整的爆破轮廓控制线,减少爆破作用对非开挖岩体的损伤以保持围岩的稳定性。

然而,岩石中存在的天然裂隙会对爆破效果产生负面影响,出现超挖及破坏围岩严重等问题,严重影响工程进度及隧道建设质量。

以光面(预裂)爆破为基础的射流切槽爆破则是一种更为有效控制爆破技术,其原理是利用高压水射流在炮孔两侧沿爆破开挖轮廓线方向上预割缝形成射流导向缝槽,诱导爆生裂纹扩展。

因此研究岩体裂隙对射流切槽定向爆破效果的影响机制具有重要的工程意义。

基于此,本文在实验研究获得高压水射流切槽炮孔几何形貌特征的基础上,结合断裂力学理论和爆破理论分析了爆炸荷载作用下射流切槽炮孔的受力状态。

同时,采用数值模拟与实验测试两种手段系统研究了爆炸荷载作用下不同方位、不同距离裂隙对射流切槽爆破效果的影响规律。

论文主要研究成果如下:(1)采用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同间距的平行裂隙与水射流缝槽对爆炸应用波传播规律、岩石位移变化规律及主裂纹角度变化规律的影响。

结果显示:爆炸应力波的形状在爆破初期与切槽炮孔相似,逐渐变为椭圆形,最后变为近似圆形。

应力波在裂隙处发生反射,穿过裂隙发生时衰减,但仍有部分残余应力波穿过裂隙并作用于上侧岩石;当平行裂隙与射流切槽炮孔的间距较小时,炮孔与裂隙间的岩石会直接被破坏,但随着炮孔与裂隙之间的距离增大,类似破坏区域减小;当平行裂隙与射流切槽炮孔的间距较小时,主裂纹角度不明显。

但当平行裂隙与射流切槽炮孔的间距逐渐增大,主裂纹角度逐渐减小。

(2)实验研究了不同角度、不同方位的裂隙对射流切槽爆破裂纹扩展的影响规律。

结果表明:当裂隙与射流导向缝槽平行时,爆破后所形成爆破空腔的大小随着裂纹与炮孔中心距离的增大而减小。

当裂隙与射流导向缝槽垂直时,裂隙会阻断爆破裂纹扩展,并在裂隙两端形成翼裂纹。

当射流切槽炮孔与裂隙呈60°角时,爆破空腔大小随着间距增大而减小,炮孔四周出现环向裂纹。

数值模拟分析在有色金属矿山爆破安全中的应用综述

管理及其他M anagement and other数值模拟分析在有色金属矿山爆破安全中的应用综述曾华姣摘要：随着国民经济和计算机模拟技术的迅猛发展，爆破工程在各行各业的应用越来越广泛，随之产生的爆破震动、粉尘、冲击波等安全问题也日趋严峻，为了更好的解决其面临的问题和挑战，工程专家、研究学者将数值模拟分析技术应用到爆破行业中。

本文通过分析国内外有色金属矿山爆破、数值模拟技术的发展现状，研究数值模拟在有色金属矿山爆破中的爆破震动、爆破粉尘、爆破冲击波、爆破设计、超深等的应用情况，并总结数值模拟方法在有色金属矿山爆破安全中的应用优势及局限，供同行参考。

关键词：数值模拟；有色金属矿山；爆破安全；应用综述爆破工程就是利用炸药爆炸释放的能量，对周围介质进行抛掷破坏，达到特定工程目的的作用。

近几十年来，随着国家经济的高速发展，有色金属矿山对爆破工程的依赖越来越严重，其面临的新问题越来越多，面对的挑战越来越严峻，导致的诸如爆破地震、粉尘、环境破坏、坍塌失稳等问题也越来越严重，面对新挑战、新问题，传统的材料设备、研究方法、实施手段也跟不上时代的步伐，爆破行业在设备、炸药、爆破器材、方法、技术的改革势在必行。

在爆破行业改革如火如荼、发展日新月异的同时，计算机科学技术也在突飞猛进的发展，在信息化高速发展的大数据时代，随着计算机模拟技术的出现，很多工程专家、研究学者将目光放到了数值模拟上来。

数值模拟是通过计算机对具体问题利用图像直观展示出来，解决工程中存在的问题。

很多专家学者通过模拟研究，很好地解决了有色金属矿山工程项目中存在的复杂问题，比如在井下爆破中，通过利用数值模拟分析爆破时对围岩产生的应力的研究，大大降低了因爆破带来的围岩失稳问题；比如在露天爆破工程中，通过对爆破地震波的模拟分析，保护了项目周边的建筑物构筑物，降低了扰民问题；再比如通过对堵塞的模拟研究，使得爆破产生的有毒有害气体极大降低，保护了环境等。

数值模拟在有色金属矿山爆破工程中的应用，给行业带来了极大的好处，当然由于其存在的局限性，也带来了相应的问题，如何让数值模拟更好的服务于有色金属矿山爆破行业，是爆破行业今后发展的一大方向。

耦合装药情况下台阶深孔爆破的数值模拟

深孔爆破技术在改善破碎质量、护边坡稳定、维
提高装运效率和经济效益等方面有极大的优越性，随着深孔钻机等机械设备的不断改进发展，铁路在和公路路堑、山露天开采工程、电闸坝的基坑开矿水挖工程中，孔台阶爆破技术得到了广泛的应用。深
— —
单元体的体积。
高能炸药材料参数见表１。
【０
＝
１材料模型边界条件
１１高能炸药材料模型．
式中：Ｖ —— 单元体积；
Ａ。 — — 单元最大面积；一
在数值模拟中，意图精确描述装药爆轰时的压
力变化历程的方法有很多。其基本原理就是以炸药
Ｖ—— 单元当前相对体积；
些问题，有重要的实际意义。除此之外，具由于爆破过程的复杂性和瞬时性，整个爆破过程进行三维对动画的再现，通过可视化技术实现人机交互也具有
很好的发展前景。
在初始化阶段，每个单元体计算其形心处的对点火时间ｔ等于单元形心到引爆点的距离Ｌ除以１
￡ — 当前计算时间； —
的爆轰研究成果结合爆生气体的状态方程来描述整
［收稿日】２０— —６期０７４１０
Ｖｃ——Ｃａｍａ — ｏｇｅ相对体积。ＪｈｐｎＪｕｕｔ
［作者简介】徐光彬（９２，河南台前人，１一）男，８湖北省水利水电科学研究所助理工程师，硕士，主要从事水利水电工程施工技术方面的研究。

爆破漏斗形成过程的SPH-FEM数值模拟

爆破漏斗形成过程的SPH-FEM数值模拟雷涛;许浩明;蒋复量;叶海旺【摘要】爆破漏斗形成过程分析对研究岩石动力破坏特性具有重要意义.基于光滑粒子流体动力学(SPH)理论,使用LS-DYNA软件,建立了爆破漏斗数值模型,模拟了爆破漏斗的形成过程.结果显示:爆破漏斗的形成经历了地表隆起、裂隙扩展和岩块抛掷3个过程;靠近自由面的岩体中有明显的斜向45°径向裂隙产生,表明此时爆破漏斗的形成主要受拉伸破坏控制;起爆瞬间,炸药周边岩体的运动速度较为均匀,随着爆炸的进行,沿竖直方向抛掷的岩块占据主导地位,在45°径向裂隙中的岩块速度最大,且炸药埋深在65 cm时爆破漏斗体积最大.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】6页(P17-22)【关键词】爆破漏斗;SPH;FEM;裂隙;数值模拟【作者】雷涛;许浩明;蒋复量;叶海旺【作者单位】武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;矿物资源加工与环境湖北省重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;金属矿山安全与健康国家重点实验室,安徽马鞍山243000;武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;矿物资源加工与环境湖北省重点实验室,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TD235目前，对爆破漏斗的研究主要从理论分析、现场试验和数值模拟等3个方面开展。

在理论研究方面，宗琦[1]、starfield[2]和卢文波[3-4]等人对球状药包的爆炸效应、爆炸应力波作用以及爆破漏斗形成过程中岩土的动力响应规律与破坏特性开展了研究。

现场试验中，一般通过在小规模的爆破漏斗实验确定炸药单耗、岩体可爆性以及岩体的动力破坏特性，然后对实际爆破工程进行详细的爆破设计[5-7]。

数值模拟中周旺潇[8]，罗毓等[9]，王鹏等[10]用数值模拟软件对爆破漏斗进行了数值模拟，对爆破漏斗的形成规律及形成过程有了进一步的分析，得出了一些非常重要的结论。

中深孔掏槽爆破装药优化的数值模拟研究

孔深条件下不同装药系数时的爆破掏槽过程。计算结果表明掏槽孔是影响中深孔爆破效果的重要因
素，并为优化掏槽孔设计方案提供了理论依据。
［关键词］
中深孔爆破；掏槽孔；装药系数；数值模拟［文献标识码］Ａ［文章编号］１０－２（０６４０５－３０６６５２０）０－７０２０
在煤矿岩石巷道爆破中，炮眼深度是施工管理中影响最为重要的参数，它主要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、炸药威力、工人技术
水平等因素来确定。单从爆破理论分析，采用深孔（大于２５．ｍ）爆破最为合理，但在煤矿现场施工中，由于受断面、打眼机等因素的限制，中深孔爆
Ｋｅｏｄ：ｂａｔｇｉｍｄｕｅｐｂｒ；ｓｉｌｕｉｒ；ｃａｇｇｃｅｉｅｔｕｒａｍａｏｙｗｒｓｌｉｅｉｄｅｅｐｒｔｎｂｅｓｎｎｍｏａｃｔｇｏｈｉｏｆｃｎ；ｎｍｅｃｌｉｕｔｎｒｎｉｉｓｌｉ
Ａｂｔａｔ・ｏｅｓｉｌｕｔｇｂａｔｇＦＭｄｌｓｂｉｐｂＳＤｓｒｃ：４ｂｒｐｒｔｎｌｓｉＥｍｏｅｕｌｕｙＬＹＮＡｓｆｒｎｅｐｏｅｓｏｐｒｌｕｔｇｂａｔｇｗｔｉａｃｉｎｉｔｏｔｅａｄｔｒｃｓｆｉｔｎｌｓｎｉｄｆｗａｈｓａｃｉｉｈ－ｆｒｎｒｅｔｎｉｅｅｔｈｒｉｇｃｅｃｅｔｒｉｌｔｄａｄａａｙｅ．ＴｅｓｍｕａｉｎｒｓｔｓｏｔａｐｒｕｔｇｂｒｓｅｔｂｅｄｐｈａｄｄｆｒｎａｇｎｏｆｉｎｓａｅｓｍｕａｅｎｌｚｄｅｏｃｉｎｈｉｌｔｕｓｈｗｔｉｃｔｎｅｉｏｅｌｈｓａｌｉｏｈｉｎｕｎｅｆｔｒｏｅｅｅｔｅｐｂｅｂａｉｅｕｓｒｖｄｃｄＩｉａｓｆｒｔｐｍｉａｉｅｉｎｏｐｒｔｅｍａｎｉｆｅｃｃｏｆｈｆｃｆｄｅｒｌｔｇａｄｔｅｒｓｔｐｏｉｅａａｅＩｃｂｅｏｅｏｔｚｔｎｄｓｇｆｓｉｌｌａｔｏｏｓｎｎｈｌｌｓｈｉｏａｃｔｎｒ．ｕｔｇｂｅｉｏ

V型切槽定向断裂控制爆破的数值模拟研究

V型切槽定向断裂控制爆破的数值模拟研究针对“V”形切槽炮孔定向断裂控制爆破的爆破方法进行了数值模拟研究，着重对岩体的爆破效果及爆炸能量随时间的变化情况进行了分析。

结果表明：爆炸能量在150us内基本转移到岩石中，并最终以变形能和动能的形式对岩石做功，并在“V”形切槽处产生应力集中，当应力超过岩石的最大拉应力，爆生主裂纹沿切槽方向起裂扩展，并最终使两炮孔相互贯通，且从起爆到相互贯通一般持续450us。

同时，与现场实验相对比，数值结果与现场的爆破效果一致，说明了数值结果的可靠性。

标签：“V”形炮孔;双孔爆破;数值模拟;ABAQUS1 引言目前，在岩石巷道掘进过程中，爆破法由于施工简单、成本低而得到了广泛的应用。

其中，光面爆破技术由于能够减少巷道超欠挖量，有利于保护围岩，降低爆破与支护材料的成本，因而在实践中得到了广泛的应用。

但是，在应用过程中，也发现了光面爆破的炮眼间距小、周边眼数目多，增加了打眼的时间，一定程度上制约了巷道的快速施工，因此，这一缺点制约了光面爆破技术的进一步推广应用。

研究发现，定向断裂控制爆破能够弥补光面爆破的这一缺陷，它是利用一些方法首先在炮孔壁的某些部位产生应力集中而在该方向优先产生径向裂隙，同时避免炮孔壁其它部位产生景向裂隙，随后在爆炸应力波和爆生气体的共同作用下，是径向裂隙继续发展，形成预期的断裂效果[1]。

能够实现定向断裂控制爆破的方法很多，其中，V形切槽炮孔爆破就是定向断裂控制爆破常用的一种方法。

在同等条件下，与传统的光面爆破相比，V形切槽定向断裂控制爆破增大了炮孔间距离，节约了凿岩爆破成本，提高了半眼痕率，降低了对围岩的损伤，有效降低了巷道超欠挖[2]。

然而由于爆炸载荷作用下岩石的破坏过程非常复杂，且持续时间短，因而目前对V形切槽定向断裂控制爆破机理的研究还有很多不足，缺乏统一的认识。

由于实验一般较为费时，花费较大，且受环境、人为因素等实各方面的影响大，因此，一些学者开始借助数值模拟的手段来进行研究[3～5]。

双大空孔对直眼掏槽爆破效果的影响数值模拟研究

双大空孔对直眼掏槽爆破效果的影响数值模拟研究作者：***来源：《科技创新导报》2022年第17期摘要：本文主要研究在岩巷爆破掘进中，双大空孔对直眼掏槽爆破结果的影响，利用数值模拟分析软件ANSYS/LS-DYNA，成功建立了含双大空孔和无空孔两种直眼掏槽爆破的数值模型，对两种掏槽爆破模型爆破过程中的岩石所受的应力变化进行详细的对比分析。

模拟结果表明：在大空孔孔壁处的岩石单元发生了应力波反射，大空孔附近的岩石单元产生明显的应力集中效应，大空孔模型孔壁处选取岩石单元的平均有效应力峰值为67.8MPa，而无空孔模型中心区域选取岩石单元的平均有效应力峰值只有36.2MPa;因此可以推断当双大空孔存在时槽腔内的岩体受到更大的应力，更容易发生破坏，得出结论双大空孔的存在有利于槽腔的形成。

关键词：直眼掏槽双大空孔爆炸应力场数值模拟Numerical Simulation of Influence of Large HollowHole on Blasting Effect of Paralel CutLIUZhiwei（China University of Mining and Technology （Beijing） Institute of mechanics and engineering， BeiJing， 100083 China）Abstract： This paper mainly studiesthe influence of hollow holes on the effect of parallel cut blasting， the influence of using numerical simulation software ANSYS/LS-DYNA， successfully established the doublehollow hole and no holes two numerical model of cylinder cut blasting， for the two models in the process of blasting cut blasting rock stress changes of detailed comparative analysis. Simulation results show that in the big hollow distributed in wall rock unit of the stress wave reflection， big hollow hole near the rock unit has obvious stress concentration effects， big hollowhole wall in the selection of rock unit of average effective stress peak value is 67.8 MPa， and no hollow hole model center area to select the average effective stress peak value of rock unit is 36.2 MPa; Therefore， it can be inferred that the rock mass in the cavity is subjected to greater stress and more likely to be destroyed when there are double large holes. It is concluded that the existence of double large hollow holes is conducive to the formation of the cavity.Key Words：Parallel cut Blasting;Double large hollow holes;Explosive stress filed; Numerical simulation目前，钻爆法由于其快捷性、经济性已成为在岩石巷道和隧道内掘进的主要方式。

不同炸药对花岗岩不同位置爆破的数值模拟

不同炸药对花岗岩不同位置爆破的数值模拟李婷婷; 费爱萍; 牛雪峰; 朱春宇【期刊名称】《《工程爆破》》【年(卷),期】2019(025)004【总页数】8页(P8-15)【关键词】双孔爆破; Cyclotol炸药; 数值模拟; 爆破深度; 有效爆破时间【作者】李婷婷; 费爱萍; 牛雪峰; 朱春宇【作者单位】吉林大学地球探测科学与技术学院长春 130026; 辽宁科技大学土木工程学院辽宁鞍山 114051【正文语种】中文【中图分类】TD235矿山爆破时炸药与岩石参数的不合理匹配，导致炸药利用率低和爆破效果不理想，数值模拟可以辅助优化爆破参数进而解决此问题。

为提高爆破效果，国内外学者利用ANSYS/LS-DYNA做过大量研究。

吴贤振等[1]对炮孔间距和延时时间进行模拟匹配，寻求最佳减振效果；刘洪榕等[2]对多点同步起爆条件下，圆柱形传爆药柱，8个点起爆和4个点起爆的效果进行数值模拟；楼晓明等[3]提出延时时间为25 ms时，降振最为明显；梁瑞等[4]对5种不同空气间隔装药结构进行了数值模拟；张大宁等[5]对大孤山进行了双孔延时爆破模拟；王冬兵等[6]为降低大块率采用水间隔装药进行数值模拟；南江等[7]利用LS-DYNA讨论爆破量与围岩破坏半径的关系；顾文斌等[8]从阻抗匹配的角度分析装药结构对爆破振动的影响；ZHAO Jianjian等[9]利用LS-DYNA研究了延时时间下的双孔爆破效果。

上述研究成果主要从延时时间、装药结构、波阻抗等角度对爆破方案进行调整，从未考虑改变炸药的使用种类，实际上爆破中炸药品种的选择与岩石的匹配对爆破效果也是至关重要的。

为此，利用ANSYS/LS-DYNA对特定矿山岩种与炸药匹配进行数值模拟，同时优化布孔参数，解决炸药利用率低和爆破效果不理想的问题。

1 建立数值模型首先，将同种炸药在炮孔间距不同时与花岗岩进行匹配；其次，将10种炸药在炮孔间距相同时分别与花岗岩进行匹配，共有50种双孔爆破匹配方案，每种方案中的两个炮孔分别记为第1炮孔和第2炮孔，进而每种方案需从4个方面提取应力时程数据：两个炮孔间中垂线方向、第1炮孔水平线方向、第1炮孔中垂线方向以及第2炮孔中垂线方向，应力时程数据总共200种。

岩石爆破损伤范围及损伤分布特征模拟分析

岩石爆破损伤范围及损伤分布特征模拟分析黄佑鹏;王志亮;毕程程【摘要】为了研究岩石爆破损伤范围及损伤分布规律,基于LS-DYNA软件,采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)材料模型,探究了石灰岩爆破损伤范围随径向不耦合系数K增大的变化关系,接着对比分析了石灰岩、凝灰岩和花岗斑岩的爆破损伤分布规律,并用Logistic函数模型对损伤演化过程进行表征.结果表明:HJC模型在岩石爆破损伤模拟中具有很好的适用性;随着不耦合系数的增大,损伤半径与炮孔半径之比呈先快后慢的减小趋势;不同岩石的爆破损伤均呈反\"S\"形曲线衰减,但损伤分布特征存在一定差异性,石灰岩和凝灰岩的压碎区范围较大,与裂隙区界线清晰,而花岗斑岩压碎区范围较小,与裂隙区界线不明显.研究结果可为实际工程中爆破损伤的评估与控制提供一定参考.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】8页(P95-102)【关键词】岩石;单孔爆破;损伤演化;HJC模型;数值模拟【作者】黄佑鹏;王志亮;毕程程【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TU45爆破开挖在隧道掘进和煤岩开采等诸多方面应用普遍，具有快速高效的优点。

炸药爆炸一般在极短时间内产生很高压力，通过应力波和爆生气体综合作用使岩石发生破碎[1]。

由于炸药性能、装药结构、介质性质、地质条件等因素的复杂性，爆破效果可控性不高，容易产生不利影响，如爆炸波对预保留岩石的损伤效应会降低施工质量，影响工程安全。

因此，为了合理分析和有效控制岩石动态损伤，必须对岩石爆破问题进行深入研究。

岩石爆破损伤指的是爆炸荷载作用下岩石的破坏效应，即岩石的压碎和开裂。

通常采用变量D来描述损伤程度，D=1表示岩石完全压碎，D=0表示岩石完整。

露天开采台阶逐孔起爆爆破震动数值模拟

露天开采台阶逐孔起爆爆破震动数值模拟田胜杰;张树东【摘要】为了控制露天台阶爆破中的震动效应,采用ANSYS/LS-DYNA软件模拟逐孔起爆过程中不同起爆延时条件下爆破弹性破坏区质点震动速度的变化规律.结果表明,相邻炮孔起爆形成的应力波阵面相互叠加或削弱可引起质点震动的强弱变化,炮孔孔距9m时不同延时条件下岩石质点的震动速度变化规律相似;起爆后20～50 ms内质点三向震动速度的合成速度均值最小,因此孔距9m时台阶微差爆破的最佳起爆延时为20 ～ 50 ms.【期刊名称】《昆明冶金高等专科学校学报》【年(卷),期】2018(034)001【总页数】6页(P1-5,16)【关键词】台阶爆破;微差爆破;起爆延时;震动速度【作者】田胜杰;张树东【作者单位】河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司,河北唐山063700;河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司,河北唐山063700【正文语种】中文【中图分类】TD8540 引言台阶爆破是国内外露天矿山开采中最重要的步骤，由于台阶爆破炸药量大，爆炸时产生的巨大能量和地震效应难以人为控制，容易引发矿区周边人员、建筑和设备的安全隐患[1—2]。

因此，把爆破震动的危害控制在允许范围的爆破减震技术历来是露天采矿的研究重点。

爆破减震手段主要包括异步分区起爆技术、不耦合装药、微差爆破、地震波反相叠加减震技术及预裂爆破等，其中，微差爆破是指在爆破中以ms级时差顺序起爆各组药包的爆破技术，具有施工工艺成熟、降震效果好等优点，成为爆破减震中的优选方法。

然而，微差爆破也存在爆破地震波干扰叠加作用明显的缺点，不合理的微差时间反而会增大爆破地震效应。

因此，如何确定合理的起爆延时成为微差爆破的焦点问题。

国内外学者对此进行了大量研究，并提出了一系列确定起爆延时的原则和方法[3]。

爆破地震效应通常可通过爆破应力波和质点震动速度来体现。

除工程类比、现场试验外，数值模拟越来越多地应用于爆破地震波传播衰减规律的研究。

空气间隔装药技术周边孔间距对爆破效果的研究

空气间隔装药技术周边孔间距对爆破效果的研究程康;苏微倩;张桂涛;武金贵【摘要】隧道掘进中,控制围岩的超欠挖,即控制光面爆破效果是决定隧道掘进成败的主要考量指标.隧道掘进控制光面爆破效果的参数有周边孔间距、装药量、装药结构等,其中周边孔间距是保证光面爆破质量的最重要参数.通过理论分析LS-DYNA数值模拟平台,建立空气间隔装药双孔爆破模型,计算了周边孔间距在30 cm、40 cm、50 cm和60 cm条件下孔壁压应力及孔壁破坏情况,得出了Ⅲ类围岩中,周边孔间距在 40～50 cm可获得良好的爆破效果,并通过现场试验进行了验证.%During tunnel blasting excavation, the quality of smooth blasting is an important mark which deter mines the success of the tunnel advancement,which also affects the over and under broken. There are three blast pa rameters of contour hole spacing, charge weight and structure to control tunneling effect of smooth blasting. Among them, the hole spacing is the most important one ensure the smooth blasting quality. Based on theoretical analysis and the numerical simulation platform of LS-DYNA,two blasting hole model for air-decked charge was established,and calculated the stress and the damage of hole wall in different space of contour boreholes among 30 cm ,40 cm,50 cm, 60 cm,the results verifiedby field test show that,in the surrounding rock of sort III,the blasting effect would be best with the space between 40 cm to 50 cm.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】5页(P15-19)【关键词】周边孔间距;空气间隔装药;光面爆破【作者】程康;苏微倩;张桂涛;武金贵【作者单位】武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉430070;武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉430070;中天路桥有限公司,武汉430030;武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TD235.1隧道爆破掘进中，为了达到光面爆破效果，周边孔必须采用不耦合装药结构。