工程爆破中岩石时效损伤模型及其应用

工程爆破中岩石时效损伤模型及其应用
摘要：随着我国经济社会的发展，我国对于基础设施的需求在不断增加。

在开展基础设施建设的过程中需要对建设场地进行相应的工程爆破，这样才能够为工程的建设提供更好的场地，更好地满足工程建设的需要。

在开展工爆破的过程中要对岩石的整体情况进行充分的了解，这样才能够为炸药的应用提供重要的借鉴意义。

在开展工程爆破的过程中，通过对岩石时效模型的应用能够达到更好的爆破效果。

本文在开展研究的过程中主要对工程爆破中岩石时效损伤模型及其应用进行分析，为爆破质量和安全性的提升提供借鉴和帮助。

关键词：工程爆破；岩石时效损伤模型；探讨及应用
在我国经济社会发展的过程中，基础设施发挥着十分重要的价值和作用，在开展基础设施建设的过程中需要对地面、山体等进行爆破，这样才能够更好地开展建设工作，达到相应的建设效果，完成建设的整体目标。

在开展工程爆破的过程中近年来正在朝向智能化爆破的方向发展，要想完成爆破的智能化和保证爆破的质量和安全性应当对岩石时效损伤模型进行建立，这样能够对整个爆破过程进行清晰、有效的了解，更加方便开展相应的爆破工作。

由此可见，本文对工程爆破中岩石时效损伤模型及其运用进行分析和研究具有十分重要的价值和意义。

1.岩石时效损伤模型概述
1.1岩石时效损伤模型的定义
岩石时效损伤模型是指在工程爆破的过程中对于岩石的损伤运用相应的模型进行模拟，采用岩石损伤模型能够保证工程爆破质量的提升，能够提升岩石爆破的安全性。

在工程爆破的设计阶段通过相应的数值和模型对于爆破诱发的损伤及其整体范围进行初步掌握具有重要意义，其中建立合理的岩石爆破损伤民兴是提升爆破质量和安全性的关键。

1.2岩石时效损伤模型的应用价值
爆破过程中岩石的模型具有十分重要的应用价值，是整个研究工作和破碎机理研究过程中的核心，也是技术研究和参数优化设计研究的重要理论基础。

目前主要采用的岩石时效损伤模型主要有两种，一种是弹塑性理论模型和流体弹塑性模型，其中弹塑性理论模型的运用较为广泛，因为其在运用的过程中较为简便，对于相应数据和信息的分析十分准确，能够对整个爆破过程中进行准确有效的模拟。

同时在开展爆破的过程中应当建立相应的岩石时效损伤模型，这样能够对整个爆破过程中进行相应的控制，实现爆破工作的智能化，通过相应的计算和数值能够准确预估出岩体当中降低爆破对于周边环境带来的负面影响。

1.3岩石时效损伤模型的数值分析工具
本文在对岩石时效损伤模型进行数值分析的过程中，采用的主要的分析工具是著名的显式动力分析有限原元软件LS-DYNA开展相应的计算工作。

在开展相应计算工作的过程中能够通过相应的有限元程序，寻找一个满足位移和应力边界的动量方程求解方法，能够对整个状态方程进行有效的分析，从而对岩石时效损伤模型的数值进行准确分析，通过数值的分析对整个爆破过程中进行全面有效的评估，以求在建设的过程中达到更好的效果。

2.材料本构之间的关系
2.1岩石弹塑性损伤模型概述
弹塑性理论模型和流体弹塑性模型，其中弹塑性理论模型的运用较为广泛，因为其在运用的过程中较为简便，对于相应数据和信息的分析十分准确，能够对
整个爆破过程中进行准确有效的模拟。

实际运用的过程中其能够对连续介质损伤
力学对描述爆轰波下的岩石损伤过程进行恰当的描述，能够对相应的体积变化和
纯形状变化进行分析。

同时能够对相应的数值进行分析，保证弹性损伤模型在构
建的过程中能够达到更好的效果，为之后的爆破工作提供借鉴和帮助，更好地提
升爆破的质量和工程建设的质量。

2.2岩石弹塑性损伤模型的分析
岩石弹性损伤模型开展分析的过程中主要采取以下方法和手段：在分析的过
程中如果岩石的介质收到了相应的拉载作用，只要其体内的拉应力没有超过相应
的屈服应力，岩石自身的单元结构不会遭到相应的损害，这时的体应变称之为临
界体应变，岩体内部而的中微裂纹系统会保持不变。

可微裂纹的激活和扩展需要
由一个水平较高的盈利，但是如果整体外力的作用时间过短，裂纹不能够被直接
激活，无法达到相应爆破的效果。

2.3炸药的状态方程分析
在对岩石弹塑性损伤进行分析和研究的过程中，本文还采用了相应的炸药状
态方程进行相应的分析，在分析的过程中主要采用了JWL状态方程来对炸药的整
体运作方法进行探究，方程当中，其中A、B、R1、R2 和ω 均为爆炸材料的整体
参数；p 为爆炸对于岩石所施加的压力；E0 为单位体积介质的初始内能；相对体
积V= ρ0/ρ，ρ0 和ρ 分别为介质的初始密度和当前密度。

这些数值和蚕食都由标
准的气缸膨胀实验来进行确定，相互之间是制约的关系，在进行计算的过程中不
能够进行随意的更改。

3.相关数值计算与分析
3.1单临空面半无限岩体中柱形药包爆破
在对相关数值进行分析和计算的过程中，对单临空面半无限岩体中柱形药包
爆破的整体爆破情况以及对岩石的影响进行了相应的研究和分析。

在开展分析和
研究的过程中主要采取了以下方法：设置相应的炮孔和地表保持垂直，圆柱形的
炸药卷，在进行分析和研究的过程中由于其自身是一个单临空面半无限体，同时
在起爆的过程中采用孔底中心点起爆方式，因此可以视为轴对称问题来进行处理。

在根据轴对称进行处理的过程中将模型作为相应的研究对象靠近炮孔的网格单元
大小化分为 2 cm× 2.5 cm，随着离炮孔距离的增大网格尺寸逐渐增大。

作为边界
的条件主要有以下几个方面：左边界为对称边界，上表面为临空自由边界，右边
界和下边界都为透射边界。

通过对相应数值的分析能够为岩石时效模型的建立提
供相应的数值基础。

3.2单临空面半无限岩体中球形药包爆破
在对相关数值进行分析和计算的过程中单临空面半无限岩体中球形药包爆破
的整体爆破情况以及对岩石的影响进行了相应的研究和分析。

在开展分析和研究
的过程中主要采取了以下方法：设炸药从中心起爆则同样可作为轴对称问题来处理。

根据结构对称性，取右 1/2 区域来建模，计算范围实为 300 cm×400 cm。

在
对边界进行计算和过程中和单临空面半无限岩体中柱形药包爆破边界的计算大体
相似，即：左边界为对称边界，上表面为临空自由边界，右边界和下边界都为透
射边界。

通过对相应数值的分析能够为岩石时效模型的建立提供相应的数值基础。

3.3 单临空面半无限岩体中深孔爆破
在对相关数值进行分析和计算的过程中单临空面半无限岩体中深孔爆破的整
体爆破情况以及对岩石的影响进行了相应的研究和分析。

在开展分析和研究的过
程中主要采取了以下方法：根据对称性取二分之一进行建模，所采用的堵塞材料
和周围被爆破的岩石的材料大体相同，炸药的底部中心是起爆点，问题具有轴对
称的特点，由此可以将其化为二维问题进行计算，通过二维计算能够达到更好的
效果，保证其在计算和研究的过程中减少问题的出现。

结语
综上所述，本文在开展研究的过程中主要对工程爆破中岩石时效损伤模型进
行探讨和研究，旨在为工程爆破质量的提升提供相应的借鉴和帮助。

同时在开展
研究的过程中对相应的模型进行了分析，经过相应的分析主要可以得出以下结论：时效损伤模型在自身结构当中相应参数的物理意义十分明确，能够较为容易的进
行获取，能够通过相应的数据来对体积和形状进行调整。

在开展工程爆破的过程
中建立相应的岩石时效损伤模型能够达到很好的效果，但是在见了的过程中应当
严格按照相应的数据信息进行建设，这样才能够在保证工程爆破的整体质量。

参考文献：
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