岩体中的节理裂隙对爆破影响的试验研究
岩体结构面对爆炸冲击工程响应的影响
岩体结构面对爆炸冲击工程响应的影响胡建华;高宏伟;薛小蒙;周科平【摘要】Considering that structural plane of fractured rock mass is one of the important factors that affects mine safety production,and it has important effect on the propagation law of explosion shock waves,blasting engineering response numerical models with different structural planes' thicknesses,angles and structural planes' filling material conditions were established based on rock mass mechanics parameters and ANSYS/LS-DYNA software,structural plane engineering's response characteristics were obtained.Then neural network forecasting model based on grey relational analysis with different structural plane parameters was built by neural network to study the response degree of structural plane parameters in blasting engineering.The results show that attenuation degree before and after the structure's peak particle vibration velocities presents exponential function with structural plane's thickness.When the thickness is 0,5,10,15 and 20 cm,attenuation degree is0.365,1.508,2.303,2.418 and 2.443,respectively.Attenuation degree is also positively correlated with structural plane's angle,when the angle is 30°,45° and 60°,the attenuation degree is 1.580,2.495 and 2.698,respectively.When structural plane's filling material is consolidated,debris,argillaceous and attenuation degree is 2.303,2.458 and 2.598,respectively,and it is negatively related to intensity of filling material.The influencing degree of three factors from big to small is structural plane's thickness,angle andintensity of filling material.%基于裂隙岩体的结构面是矿山安全生产的重要影响因素,对爆炸冲击应力波的传播规律有重要影响,以铜坑矿岩体力学参数为基础,采用ANSYS /LS-DYNA软件,建立结构面厚度、倾角及结构面充填材料对爆炸冲击工程响应的数值模型,获取结构面对爆炸冲击下的工程响应特性,并基于神经网络构建结构面参数灰关联神经网络预测模型,确定结构面参数在爆破冲击工程响应的重要度.研究结果表明:结构面前、后测点的质点峰值振速的衰减度与结构面厚度呈指数函数,当结构面厚度为0,5,10,15和20 cm时,衰减度分别为0.365,1.508,2.303,2.418和2.443;结构面倾角对爆破冲击工程响应与衰减度呈正相关,当结构面倾角为30°,45°和60°时,衰减度分别为1.580,2.495和2.698;当结构面的充填材料为胶结、碎屑、泥质时,质点峰值振速的衰减度分别为2.303,2.458和2.598,与充填材料的强度呈负相关;3种因素的影响度由大到小依次为结构面厚度、倾角、充填材料强度.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)006【总页数】8页(P1560-1567)【关键词】结构面;爆炸冲击;质点峰值振速;影响度【作者】胡建华;高宏伟;薛小蒙;周科平【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室,湖南长沙,410083;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,安徽马鞍山,243000;中南大学资源与安全工程学院,湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】O383岩体是由完整岩石和结构面构成的地质体，其结构面对岩体力学性质和爆破工程响应有重要的影响。
节理裂隙对爆破质量的影响及对策
１ 引言
文 献标 识码 ： Ｂ
文章 编号 ：０ ９５ ８ （０ ６ ０ —０ ６０ １ ０ — ６ ３ ２ ０ ） ７０ ５ —３ 钻组 织爆 区 的单 孔 负担 面积 为 ５ ～６ ｍ 。如果 爆破 ５ ６
兰尖 铁矿 是 攀 钢 主要 铁 矿 石生 产 基地 ， 全 国 是
区的单 孔 担 面 积 为 ３ ～ ４ ｍ 用 ＹＺ ３ Ｂ型牙 轮 ６ ０ ， 一５
陈 树林 ， 工程 师 ，１ ０ ５四川 省 攀 枝 花 市 东 区 。 ６７２
５ ６
６。 ， 破效 果较好 ， 块率 较低且 不 易产生根 底 。 ０时 爆 大
３ ２ 产 生根底 和 大块 的原 因分析 ． 炸 药爆 炸 对 岩 体 的破 碎作 用 主要 有 两 个方 面 ：
岩、 大理 岩 、 闪片岩 、 角 流层 状 细粒辉 长岩 、 细粒 辉长
经 统计 ， 全矿 每年 平均 大块率 约为 ０ ２ ， ． ５ 而在
节 理 裂 隙发 育部 位 的大 块 率达 到 ２ ～３ ， 于根 用
底 和大 块 的二 次处 理 费 用 多达 几 十万 元 ， 生 产 和 对
节 理 裂 隙对爆 破 质 量 的影 响 及对 策
陈树 林
（ 钢 矿 业 公 司 兰 尖铁 矿 ） 攀
摘
要 ： 爆破 机 理入 手 ， 从 分析 了节理 裂隙 对爆破 质 量 的影 响 ， 并提 出了有 效 改善爆 破 质量 的
方法 、 径 。 途
关键词 ： 节理 裂隙 ； 爆破 参 数 ； 爆破 质 量
生较 多的大 块甚 至挡墙 （ 图 １ 。 见 ）
构面、 断层 及断 层 裂 隙 带 和构 造 裂 隙节 理 等软 弱结
白云鄂博西矿裂隙岩体爆破优化研究
学 者进 行 了研 究 ｎ 本文 通 过对 岩 体节 理 裂 隙 的 ， 走 向 、 向 、 角 、 隙间距 的研究 分 析 ， 高爆 破 倾 倾 裂 提
质量 。
爆 破 中 ， 与均质 岩体 有本质 的区别 。 其
理 裂 隙 区域 的走 向 、 向 、 倾 间距 的研 究 不够 ， 间距 大 的节 理裂 隙 区容易 产生 大块 和根底 ，而一 些节
在对裂隙岩体爆破时， 要充分考虑裂隙走向 、 倾角 、 间距和岩性等因素 ， 爆破措施不当容易形成
大块 和根底 。 由于在爆 破裂 隙岩 体 时 ， 于 间距 较 对 大 的节理 裂 隙主结构 面 ，如果 爆破 抛 掷方 向与其
理裂隙破碎的区域采用不合理的爆破参数 ，造成 生 产成 本浪 费 。
２ １ 年第 ３ ０２ 期
王
森， 等
白云鄂博西矿裂隙岩体爆破优化研究
９ ９
平行 并处 于 同一平 面时 ，爆破 产生 的爆 生气 体将 沿着 裂 隙的走 向流失 ， 不能 充分 作用 在岩 体 中 ， 炸
常用 的节理 几何 参数 的测量 方法 主要 有测 线 法和测窗法 。这里采用测线法进行节理裂隙调查 统 计 ， 量 的节理 几何参 数 主要包 括方 位 、 隙间 测 裂 距 、 开度等 。 张
３２ 裂 隙岩体 爆破 破碎 机 理 ．
１ 白云鄂博西矿采场地质特征
白云鄂 博西 矿位 于 内蒙地 轴与 内蒙 华力 西 晚
期 褶皱 带接 触带 的南 侧 ， 内蒙地轴 的北 缘 。 即 区内 地层 和断 裂 与 区域 构造 线方 向一致 。 矿 岩种 类 主 要 为 白云 岩 、 岩 、 化 矿 、 合 板 氧 混
工程地质对爆破影响
工程地质对爆破影响爆破工程地质，是指与爆破工程有关的地质因素的综合，它包括地形地貌、岩体结构类型，以及工程地质特征、水文地质条件、物理地质现象等。
其中，地形地貌、岩体结构类型及工程地质特征，是影响爆破作用和效果的最主要因素。
在爆破设计时应对爆区内地形地貌作调查，地形地貌是爆破工程最基本的边界条件，直接关系到爆破作用和效果；同时应对爆区内的岩石进行全面分析和评价，一般岩石容重越大，其坚固性也越高，单位耗药量也随之增加；岩体不是理想的均匀介质，被节理、裂隙、断层等地质结构面所切割呈现各种异性，表现出复杂的物理力学特性，对爆破作用有很大影响。
岩体结构是指在各历史时期由于各种内外动力作用在地壳上留下的地质运动的构造痕迹。
与爆破有密切关系的地质构造是岩体的层理、褶皱、断层、节理、裂隙及其相互间的空间关系。
岩体结构面的产状即为岩体结构面在空间的位置状态，通常用走向、倾向、倾角来表示，称为岩体产状三要素。
由于岩体结构的差异，工程中对爆破的整体效果或局部产生影响，也可引起不同的爆破危害效应，岩体结构的影响在工程爆破中应给予足够的重视。
一、岩石的爆破特性衡量岩石爆破性能的主要指标是单位耗药量，通常为在水平地面条件下，爆破形成标准抛掷漏斗时，爆破单位体积岩石所需的炸药用量。
岩石的坚固性与岩石容重和爆破有密切关系，一般是岩石容重越大，其坚固性也越高，岩石单位耗药量也随之增加。
岩石的节理、裂隙、孔隙、断层等地质结构对爆破作用也有很大影响。
爆破施工中岩体自由面的大小及数量对爆破效果也带来较大影响，当爆破自由面越小和越少时，爆破受到的夹制作用越大，使爆破破碎效果差，炸药单耗增大。
此外，爆破时炸药与岩石的耦合状态、炸药直径、堵塞质量、装药结构、爆破方式都会不同程度影响爆破效果。
在爆破施工中要合理选择炸药的类型，选择炸药的波阻抗与岩石波阻抗相匹配，使其匹配系数尽可能接近1，以达到最大限度地破碎岩石、提高炸药能量利用率、改善爆破效果的目的。
节理和裂隙的区别
节理和裂隙的区别节理和裂隙是地质地球物理学中两个重要的术语。
它们都指代岩石或地层中的裂纹或裂隙，但它们之间存在着一些关键的区别。
本文将介绍节理和裂隙的定义、形成机制、特征以及它们在地球科学研究中的应用。
首先，让我们来了解一下节理的定义。
节理是岩石中具有平行或近于平行的裂隙系统，它们往往是在岩石形成过程中或岩石受到应力变形时形成的。
节理通常具有明确的方向和倾向，并且在岩石中形成一系列平行的面。
这些面可以是平滑的、光滑的，也可以是具有粗糙纹理的。
节理的形成可能是由于岩石中的化学变化、岩石受到应力作用或岩石经历了伸展等。
与节理相比，裂隙是指岩石中的不连续性，它们通常是垂直或近乎垂直于地层面的裂缝。
与节理不同，裂隙通常不具有明确的方向性。
裂隙的形成可能是由于地质构造活动、沉积过程中的收缩或岩石受到外界应力的变形。
裂隙通常呈现出封闭的裂缝形态，也可以是打开的裂缝，使岩石中存在孔隙或通道。
节理和裂隙在地球科学的研究中有着广泛的应用。
首先，它们可以用于分析岩石的变形历史和构造演化。
通过研究节理的方向和倾角，地质学家可以推断岩石受到的应力状况和变形过程。
裂隙的存在也可以为地震学家提供研究地震活动的线索，因为震源断层往往位于裂隙系统中。
节理和裂隙还对地下水、石油和天然气等资源的开发具有重要意义。
节理和裂隙可以在地下形成导水通道，这些通道可用于地下水的输送或石油和天然气的储集和流动。
因此，在地质勘探和开采中，研究节理和裂隙对资源的寻找和开发具有重要意义。
此外，节理和裂隙也可以对工程建设和地质灾害的风险评估提供帮助。
在岩石工程中，对节理和裂隙的研究可以帮助工程师确定岩石的强度和稳定性。
例如，在地铁隧道的建设中，研究隧道周围的节理和裂隙可以帮助确定地下水流动和岩体的稳定性，从而减少工程风险。
总结起来，节理和裂隙都是地质地球物理学中重要的概念。
它们都指代岩石中的裂纹或裂隙，但在定义、形成机制和特征上存在一些区别。
节理通常具有明确的方向和倾向，形成于岩石形成或应力变形过程中；而裂隙通常是垂直或近乎垂直于地层面的不连续性。
真三轴卸载下深部岩体破裂特性及诱发型岩爆机理研究
真三轴卸载下深部岩体破裂特性及诱发型岩爆机理研究一、本文概述本文旨在深入研究真三轴卸载条件下深部岩体的破裂特性及其诱发的岩爆机理。
随着地下工程向深部发展，深部岩体的力学行为及其稳定性问题日益突出。
岩爆作为一种常见的深部岩体动力灾害，对地下工程的安全性和稳定性构成了严重威胁。
因此，揭示真三轴卸载条件下深部岩体的破裂特性和岩爆机理，对于预防和控制岩爆灾害具有重要的理论意义和实践价值。
本文首先回顾了国内外关于深部岩体破裂特性和岩爆机理的研究现状，指出了现有研究的不足和需要进一步深入探索的问题。
在此基础上，通过理论分析、实验室试验和数值模拟等多种方法，系统地研究了真三轴卸载条件下深部岩体的应力-应变关系、破裂模式、能量演化规律等关键科学问题。
本文的主要研究内容包括：1）建立真三轴卸载条件下深部岩体破裂特性的理论分析框架；2）开展真三轴卸载试验，揭示深部岩体在不同卸载路径下的破裂模式和能量演化规律；3）利用数值模拟方法，分析深部岩体在真三轴卸载过程中的应力分布、位移场和能量场的变化特征；4）结合理论分析和数值模拟结果，探讨真三轴卸载条件下诱发岩爆的机理和影响因素。
本文的研究成果不仅有助于深化对深部岩体破裂特性和岩爆机理的认识，也为地下工程的安全设计和灾害防控提供了重要的理论依据和技术支持。
二、真三轴卸载条件下深部岩体破裂特性研究在真三轴卸载条件下，深部岩体的破裂特性是一个复杂且关键的问题。
为了深入了解这一过程，本研究采用了一系列先进的实验方法和数值模拟技术，对岩体的应力-应变行为、破裂模式以及能量演化等方面进行了详细的分析。
通过真三轴实验设备对深部岩体进行卸载模拟。
实验过程中，我们精确控制了卸载速率和卸载路径，以模拟实际工程中的卸载过程。
同时，利用高分辨率的摄像头和位移传感器，实时记录了岩体表面的裂缝扩展和变形情况。
实验结果表明，在真三轴卸载条件下，深部岩体的破裂特性呈现出明显的非线性特征。
随着卸载的进行，岩体内的应力场和应变场发生重分布，导致岩体逐渐产生裂缝。
节理发育特征与岩体稳定性的关联分析
节理发育特征与岩体稳定性的关联分析概述岩石中的节理是岩体中的裂隙或裂纹，对岩石的稳定性和力学性质有着重要影响。
本文将探讨节理发育特征与岩体稳定性之间的关联，以帮助理解和评估岩石的工程性质。
一、节理的发育特征1. 节理的形态节理的形态多种多样，可以是直线状、弯曲状、交叉状等。
形态的多样性与岩石物理性质、应力环境和变形历史有关。
2. 节理的密度和间距节理的密度和间距是评估岩石稳定性的重要指标。
密度越大、间距越小，岩体的稳定性越差。
3. 节理的走向和倾角节理的走向和倾角与应力场密切相关。
当应力场与节理面平行或垂直时，岩体的稳定性较好。
二、节理与岩体稳定性的关联1. 岩体强度与节理特征岩石中的节理是岩体的弱面，对岩体的强度起到了显著影响。
节理的密度和间距增加会导致岩体整体强度下降。
2. 应力分布与节理特征岩体的稳定性受到应力分布的影响。
当应力与节理面夹角较小时，岩体的稳定性较好；而当角度较大时，岩体易发生破裂和滑动。
3. 水文地质与节理特征地下水对岩体的稳定性也有重要影响。
当节理中存在着大量的水流时，水的渗透和膨胀会削弱岩体的强度，降低岩体的稳定性。
三、节理对岩体工程破坏的影响1. 岩体塌方岩体的节理对塌方有重要影响。
如果节理发育密度大、间距小，岩体易发生破坏和滑动，增加了工程建设的风险。
2. 岩体滑动节理对岩体滑动的影响也很明显。
当节理的走向与滑动方向相一致并形成倾斜面时，岩体易发生滑动，对工程建设构成威胁。
3. 塌方预测与防治通过分析节理的特征，可以较好地预测岩体的稳定性。
在工程建设中，可以采取相应的措施来防止岩体的塌方和滑动，确保工程的安全。
结论节理发育特征与岩体稳定性息息相关。
合理评估岩石中节理的发育特征，对安全地进行岩体工程建设具有重要意义。
通过对岩体的节理特征的分析和理解，可以为工程建设提供可靠的依据，并采取相应的措施来防止岩体的塌方和滑动，保障工程的顺利进行。
岩体掘进特种断裂控制光面爆破方法
岩体掘进特种断裂控制光面爆破方法【摘要】：该文在分析了在松软及节理裂隙发育岩体中进行普通断裂控制光面爆破存在主要问题的基础上，简要介绍了“空孔导向法”和“切缝套管法”两种掘进岩体断裂控制光面爆破工艺技术。
在类似岩体断裂光面爆破中有很好的推广应用价值。
【关键词】：掘进岩体断裂控制光面爆破切缝套管法空孔导向法光面爆破是矿山掘进工序中减少超挖和周边岩体破坏的有效方法。
在目前国内外井巷掘进爆破中被广泛应用。
在硬度系数f=6～15之间和裂隙、节理不尽发育的岩体中，效果是很好的。
一.掘进岩体断裂控制光面爆破工艺参数存在的问题分析常规的掘进岩体断裂控制光面爆破在一定的岩体硬度系数范围内及节理裂隙不太发育的岩体中，其效果无疑是很好的，但在极为复杂的岩体中，则存在如下两个方面的问题：1、不耦合系数及其它参数调整难度较大由于kc的取值范围在很大程度上取决于sc、st，即岩体的抗压、抗拉强度.。
显然软岩或特硬岩体由于sc 、st，变化太大，而kc 变化亦很大。
而相对于孔经仅为0.04 m的炮孔而言，选择药卷很难满足kc的要求。
因为此时的药卷直经即要满足不耦合系数的要求但又能小于其爆破的临界直经。
特别是在lj增大较多时，在有些部位由于岩体节理裂隙的不规范及与巷道成斜交产出等因素，而造成沿着裂隙产生自由面而形成超欠挖等。
2.岩体的节理裂隙等对光爆面成形影响较大岩体的各种节理裂隙、弱面及软弱夹层等，若与断裂控制的切向相同，无疑效果是好的，但这些节理等往往是表现多方向性的。
这对于在巷道周边断裂控制中保护围岩的稳定性及周边成形是相对不利的，不可避免的影响周边成形效果。
二、掘进岩体断裂控制光面爆破方法分析常规的掘进岩体断裂控制光面爆破所存在主要问题后不难看出，若在极为复杂的掘进岩体中进行控制爆破，采用常规的掘进岩体光面爆破是难达到其效果的。
为此，有必要寻求新的掘进岩体断裂控制爆破方法。
迄今为止，国内外专家提出的断裂控制爆破方法有15种之多，但从获得初始定向裂缝方式的原理来看，主要有三种类型。
胜利东二号露天煤矿硬岩处理改善
摘
要
胜 利 东二 号露 天煤矿 地 质 资料 复 杂 ， 岩 分布 不均 对 生产造 成极 大影 响 ， 文通过 节理 硬 本
裂 隙、 药、 炸 雷管 、 网参 数 、 孔 台阶装 药技 术 对爆破 效 果的 分析 ， 对该 矿硬 岩 的 处理提 出建议 。
最小 抵抗 线 ；
２ ）数码 雷 管在抛 掷爆 破技 术 中的应 用 。 由于数 码 雷 管延期 时 间的可 编程 性 ， 提供先 进 而精确 的起 能
爆 时 问 ， 过更 有效 地 利 用 炸药 能 量 ， 码 雷 管 系统 通 数
见 图 １ 。
３ 雷管 的选 择对 爆破 效果 的影 响
１ ）非 电毫秒 雷管 在孔 间微 差爆 破 中 的应 用 。
ａ ）孔 间微差 起 爆 。 自由面在 爆破 过 程 中起 着 重
浪 费 ， 爆破 成本 提高 ； 使 另一 方 面粉碎 区增 大 ， 资源 浪
费严 重 。
要 作用 ， 了 自由面 ， 有 爆破 时岩 石 才 能 向 自由面 方 向 发 生破 裂和 移动 ， 自由面 愈多 愈大 ， 则爆 破 效果 愈好 。
碎 口的生产 造成 一定 的影 响 。 ２ ）若装 药量 大 ， 方 面造 成 炸 药 能 量 的 不 必 要 一
和透射 ， 阻碍 了爆炸应力波在岩体中的传播 ， 使距炮 孔较远处 的岩体 中所受应力大为降低 ， 同时 ， 这类裂
隙 的存 在常 常导 致爆 生气 体 和压力 泄漏 ， 降低 了爆 炸
分 的岩 石都 具 有 空 洞及 各 种 软 弱 结 构 面 。而 正是 由
市 １ ｍ， 政 区划 隶 属于锡 林 浩 特市 郊 区宝 力 根 苏 ０ｋ 行 木 。胜 利煤 田位 于 二 连 盆 地群 一乌 尼 特 拗 陷 西 部 边 缘 隆起带 的 中部 ， Ｎ 是 Ｅ向展 布 的 断拗 型 盆 地 。井 田
裂隙围岩隧道开挖扰动效应分析
裂隙围岩隧道开挖扰动效应分析欧阳心和;傅鹤林;袁维;张鹏【摘要】节理裂隙岩体隧道开挖具有围岩稳定性差、施工风险高、诱发涌水突泥可能性大等特点.基于离散元理论,以青坪隧道为工程背景,针对裂隙围岩隧道施工过程中的围岩变形机理展开了研究,分析了隧道开挖围岩扰动效应性.为实际工程提供了较好技术支持.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2013(038)005【总页数】6页(P4-8,12)【关键词】节理裂隙;隧道;扰动效应技术支持【作者】欧阳心和;傅鹤林;袁维;张鹏【作者单位】湖南省张花高速公路建设开发有限公司,湖南张家界427000;中南大学,湖南长沙410075;水电顾问集团中南水利电力设计院,湖南长沙410003;湖南省张花高速公路建设开发有限公司,湖南张家界427000【正文语种】中文【中图分类】U452.1+21 工程概况青坪隧道为双洞单向交通分离式隧道，位于张家界至花垣高速公路第11合同段的永顺县境内，隧道全长600 m，最小间距26 m，隧道围岩为Ⅴ～Ⅳ级，围岩由薄层状页岩、中～厚层状白云岩及断层破碎带内构造角砾岩等组成。
隧道进口浅埋段围岩为:页岩强风化，节理裂隙密集，岩体破碎，松散～碎裂结构，层间结合差。
隧道深埋段围岩为:白云岩中风化，节理裂隙发育，岩体破碎，块状结构，节理裂隙面结合一般。
进口浅埋段处在浅埋松散的堆积体中，隧道围岩以强风化页岩为主，洞口地表为农田、菜地及居民住房;隧道中间地段围岩以强—中风灰岩为主，岩溶水比较发育，经常遇到突水的状况，见图1。
图1 青坪隧道突水图Figure 1 Gushing water in Qingping Tunnel为了确保隧道的施工安全，基于离散元理论，本文以青坪隧道为工程背景，针对隧道施工过程中的围岩变形机理及渗流条件下的掌子面稳定性展开了研究，分析了隧道开挖围岩扰动效应及渗流情况下掌子面的稳定性。
为实际工程提供了较好技术支持。
2 离散元数值分析的实现PFC3D是基于离散元理论的颗粒流计算软件，它能够较为真实地建立起包含断层、节理、层理面等地质构造特征的岩体分析模型。
针对工程中裂隙岩体的研究与解决办法
针对工程中裂隙岩体的研究与解决办法钟明生【摘要】地质构造运动和风化卸荷作用,使得岩体结构中含有大量不同方向、规模、产状的非连续性结构面(包括节理、断层、裂隙),从而导致岩体在工程结构和力学性能上不同于其他工程材料,呈现非均匀、非线性的各向异性;同时又称为岩体工程地下水流的主要通道.在工程中裂隙岩体对工程建造影响巨大.针对该类问题,为了限制裂隙和岩石变形、提高岩体强度和工程结构稳定性,本论文从节理面附近的局部变形和受力状态、节理-锚杆加固系统模型进行深入分析和研究,以解决裂隙岩体在工程中的不稳定现象.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2016(042)007【总页数】4页(P83-86)【关键词】地质构造;节理;断层;裂隙;非线性;各向异性;弹性模量【作者】钟明生【作者单位】安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南 232000【正文语种】中文【中图分类】TU452随着地下隧道等地下工程的兴起与发展，地下岩体的稳定性就成了解决工程问题的头等大事，然而在工程地质中由于地质构造的运动和风化荷载的作用使得岩体产生孔隙、裂隙以及微裂隙。
随着二氧化碳地下的封存、高放射性核废料的地下处置等特殊工程兴建，地下工程开挖建设对周围裂隙岩体就产生较大的扰动，改变了它的应力与位移场的分布情况，围岩裂隙中的渗流和溶质运动特征也会因此发生改变，而且还会影响岩体的渗流特性。
岩体中节理裂隙的存在严重削弱了岩体强度，降低了岩体的弹性模量，而且，岩体中存在的结构面在外部荷载作用下往往更容易发生错动和离层等变形。
为了限制裂隙以及岩石变形、提高岩体强度和工程结构的稳定性，岩体工程需要采取相应的加固措施。
作为岩体支护的主要手段之一，锚杆已经广泛用于隧道工程、地下工程以及采矿工程等。
我们将从锚杆在节理面附近的局部变形和受力状态、节理锚杆加固系统模型进行深入的分析和研究，提出解决工程中裂隙岩体的方法。
由于节理、断层或裂隙的存在，裂隙岩体在力学性能上表现出非常明显的非均匀性以及非线性的各向异性等特点。
裂隙岩体爆破数值模拟研究
（ ｃｏｌ ｆ ｅｏ ｒｅ ｎ ｎｉ ｎ ｅ ｔ ｎ ｉபைடு நூலகம்ｒ ｇ Ｗｕ ａ ｎｖｒｉ Ｓｈ ｏ ｏ ｓｕｃｓａ ｄＥ ｖ ｏｍ ｎａ Ｅ ｇｎｅｉ ， ｈ ｎＵ ｉｅｓｙ Ｒ ｒ ｌ ｎ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ） ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｔ ｏ
２条相交裂隙岩体 中爆 炸应 力波的传播特点 。结果表明 ， 台阶爆破 中应力波 的分布并不均 匀， 应力波主要 朝 自由面的方向传播 ； 闭合 型宏观 裂隙阻碍爆炸应力波的传播 ， 岩体 中裂 隙越 多， 小主应 力降低的越快 ， 最 ２条
裂隙时 ， 炮孔 附近的拉 应力降低 了约 ３ ％ 。 ｏ 关键词 ： ３ Ｅ Ｄ Ｃ； 一Ｄ Ｎ 节理裂隙 ； 数值模拟 ； 台阶爆破 Ｙ Ａ； 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： １０ — ８ Ｘ（０ ２ ０ ０ ２ ０ ０ １ ４ ７ ２ １ ）３— ０ ０— ３ 中图分类号 ： Ｔ ２５ ４ Ｄ ３ ． ７
王 洋 叶 旺李 真 ，海 ，延
（ 武汉理工大学 资源与环境工程学院， 武汉 ４０７ ） ３００
摘 要： 岩体 中的裂隙直接影 响到爆炸应力波在岩体 中的传播 ， 而影响到爆破效果。针对宏观 闭合 裂 隙 进
岩体 的特 点， 采用 Ｌ —Ｄ Ｎ Ｓ Ｙ Ａ与 离散元软件 ３ Ｅ Ｄ Ｃ相 结合 的方法 ， 分别模拟 了含 １条裂 隙、 ２条 平行裂 隙和
Ｎｕ ｒｃ ｌＳｍｕａ ｏ ｎ Ｊ ｉ ｔｄ ａ ｄ Ｆｒ ｃｕ ｅ ｃ ａ ｔ ｇ ｍｅ ｉａ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｏｎｅ ｎ ａ ｔ ｒ ｄ Ｒｏ ｋ Ｂｌｓ ｎ ｉ ｉ
ＷＡ ＮＧ ， Ｅ Ｈ ｉ ａ ｇ， Ｉ Ｙ ｎ ｚ ｅ Ｙ ａ— ｎ Ｌ ａ － ｎ ｗ ｈ
白云鄂博西矿矿岩爆破性分区研究
２ 岩体 节 理 及 裂 隙 的 现 场 调 查
该 研 究对 白云鄂 博西 矿矿 岩进行 了节理裂 隙现 场调 查和 技术 测 定 ，采 用 赤 平 投 影法 并 利 用 Ｄ Ｐ ＩＳ 软件 分析 台 阶边坡 内优 势节 理组 。某边 坡测 得节 理 样本 （ 实测数 据见 表 １ 绘制 赤 平投 影 分 析结 果 见 ）
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图 １ 节 理 赤 平 投 影 的 极 点 分 布
岩体 地质 构造 及发 育程 度 。爆破 的岩 体大
多为 节理 裂 隙发 育 的不 完 整 岩体 ，从 地 质构 造 讲 ， 岩体 中结构 面 的产生是 由于岩体 经 历多 次反 复地 质
作 用 ， 经 受 变 形 、遭 受 破 坏 而 形 成 的 ，地 质 构 造 决
别。
关 键 词 ：影 响 因 素 ；现 场 调 查 ；相 关 性 ；爆 破 分 区 中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ． Ｄ２５１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ８５ （ ０ ２ ０ — ０ ３ 一 Ｏ ６ １ ５ ０ ２ １） ４ ｏ ８ ３
０ 引 言
以 白云鄂 博西 矿爆 区为研究 对象 ，将 爆破 难易 程 度相 当或 一致 的 区域划分 为 一个爆 区 ，针对 爆破 难 易程 度不 同 的区域 ，确 定合 理 的孔 网参数 ，调 整 装 药量 及装 药结 构 、优化 爆破 网络 等 ，从而 更加 科 学 合 理 的确 定 爆 破 技 术 参 数 ，优 化 爆 破 设 计 及 施 工 ，提高爆 破 质量口 。 ］
有 ３组 。
表 １ 白 云 鄂 博 西 矿 岩 体 节 理 产 状 及 间 距 实 测数 据
序 号
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０ １ １ １ ２ １ ３ １ ４ １ ５
基于GDEM_的交叉节理岩体破坏数值模拟研究
泊松比 0.22
表 2 节理力学参数表
法向刚度 （MPa/mm）
5×105
切向刚度 （MPa/mm）
2×104
内摩擦角 （°）
50
黏聚力 （MPa）
20
抗拉强度 （MPa）
3
2 试验结果分析
2.1 破坏模式分析
6 组试样的位移云图如图 2 所示。 如图 2（a）所示，主、次节理为 σ=30° β=60°，裂隙主 要发生在主节理上下尖端，试件破坏形态主要为由主节理裂 纹向左下角部位的剪切破坏，且主裂隙周围存在少许其他裂 隙 ；如图 2（b）所示，主、次节理为 σ=60° β=30°，试样主 要裂纹出现在由主节理向右下角延伸的裂纹，并且有较多的 其他裂纹。可见，在主次节理夹角不变的情况下，主次节理 倾角角度改变，其裂纹均沿倾角为 30°的节理起裂，裂纹扩 展呈现镜像发展。 如图 2（c）~ 图 2（d）所示，主次节理分别为 σ=90° β=30°、 σ=90° β=60°的试件的主节理为 90°，与试件受压方向平行， 试件破坏模式为沿次节理的裂隙扩展的剪切破坏，初始起裂
裂纹与次裂隙呈一定角度，且逐渐向与加载方向平行扩展， 直至试件的两端。此时不论为何角度，其试件破坏模式均为 沿次节理向两端贯通的剪切破坏。
如图 2（e）~ 图 2（f）所示，主次节理分别为 σ=120°、 β=60°、σ=120°、β=30°，试件的破坏模式为沿次节理的主裂 隙扩展的剪切破坏，主裂隙周围出现很多微小裂隙，最终扩 展为由中间节理向两端的贯通破裂面。β=30°和 β=60°的试样 破坏主裂隙发展并非均沿主节理或次节理发展。当 β=60°时， 主裂隙沿着主节理向试件右下角扩展，当 β=30°时，主裂隙 则沿次节理向试件左下角扩展。因此，当 σ=120°时，试样的 裂纹扩展并不会沿着主节理或次节理向两端延伸，主次节理 之间的夹角与主次节理的倾角对试件的破坏裂隙发展起到 关键作用。
深埋隧道层状岩体破坏失稳机理实验研究
深埋隧道层状岩体破坏失稳机理实验研究1. 本文概述随着我国基础设施建设的大力推进，深埋隧道工程在公路、铁路及水电建设中日益增多。
这些隧道往往穿越复杂的地质环境，尤其是层状岩体区域，其稳定性问题成为工程安全的关键因素。
层状岩体的破坏失稳机理研究对于确保隧道工程的安全、经济和高效建设具有重要意义。
本文旨在通过实验研究，深入探讨深埋隧道层状岩体的破坏失稳机理，为隧道设计和施工提供科学依据。
主要研究内容包括：通过地质调查和室内外试验，分析层状岩体的物理力学性质运用数值模拟方法，模拟隧道开挖过程中层状岩体的应力应变行为结合现场监测数据，验证理论模型和数值模拟的准确性，并提出相应的工程措施和建议。
本文的研究成果不仅有助于提高深埋隧道层状岩体稳定性评价的准确性，而且对于类似工程的设计和施工也具有重要的参考价值。
2. 文献综述深埋隧道施工中，岩体的稳定性是工程安全的关键问题。
过去的研究主要集中在隧道岩体的稳定性分析、破坏机理和支护技术等方面。
文献中常见的分析方法包括有限元法、离散元法、极限平衡法等。
这些方法为隧道岩体稳定性评估提供了理论基础。
层状岩体因其特有的层状结构，其力学特性与均质岩体存在显著差异。
已有文献对层状岩体的力学行为进行了广泛研究，包括层状岩体的本构模型、强度准则和破坏模式等。
这些研究为理解层状岩体的破坏失稳机理提供了重要参考。
隧道施工过程中，岩体的破坏机理一直是研究的重点。
文献中关于岩体破坏机理的研究主要集中在岩体的裂隙扩展、岩爆、塌方等方面。
这些研究揭示了施工过程中岩体破坏的复杂性和多样性。
为了更深入地理解隧道层状岩体的破坏失稳机理，实验研究是不可或缺的手段。
现有的实验研究方法包括室内模型试验、现场原位试验和数值模拟等。
这些方法为揭示隧道层状岩体的破坏失稳过程提供了实验依据。
尽管前人在隧道层状岩体稳定性方面进行了大量研究，但仍存在一些不足。
例如，现有的实验研究多基于简化的模型，与实际工程条件存在差距。
节理岩体裂隙扩展研究进展
节理岩体裂隙扩展研究进展摘要：论述了节理岩体二维及三维裂隙的研究现状及既有成果，为节理岩体破坏机理的研究提供了很好的研究基础。
关键词：节理岩体；二维裂隙；三维裂隙Abstract: This paper discusses the jointed rock mass, two-dimensional and three-dimensional fracture research present situation and the existing achievements, for jointed rock mass failure mechanism study provides good research foundation.Keywords: jointed rock mass; two-dimensional fracture; fracture一、节理岩体二维裂隙扩展研究进展脆性材料的受压破坏模式取决于荷载的类型、材料的结构和其内部损伤的程度。
裂隙的起裂、扩展直至最后的贯通是脆性岩石材料破坏的主要表现形式。
裂隙缺陷研究最早起源于20世纪20年代。
1913年，英格里斯(Inglis)最早计算出了椭圆通孔平板的拉伸应力分布，证明了应力集中现象，但他立足于传统强度理论范畴，并没有出现较大的突破。
而Griffith却成了最早获得重要突破的，他在1920年对玻璃和陶瓷等构件强度进行相关理论分析和试验研究，通过分析受压裂纹扩展与应力大小之间的关系，提出了因裂隙扩展导致的材料破坏条件，并且从能量的观点推导出了物体强度与材料性质及裂隙长度之间的关系表达式[1]。
Griffith之后，1949年，奥罗文对Griffith理论进行了修正工作，使得这一理论得到进一步的发展。
1957年，欧文率先提出应力强度因子概念，使脆性断裂理论取得重大突破。
到20世纪60年代，Brace and Bombolacks、Hoek、Cook、McClintock、Salamon 等学者开始研究受压情况下薄板内预制裂隙的初始扩展以及次生裂纹的扩展状况，得到了裂纹扩展向最大主应力方向稳定扩展的结论。
基于ＲｏｃＰｒｏ３Ｄ_的特高位危岩体灾变特征及运动规律分析
总第３２１期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２１ ２０２３第６期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．６Ｄｅｃ．２０２３ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２３．０６．０１７收稿日期：２０２３ ０７ １３第一作者：张玉广（１９８９－），男，硕士，高级工程师。
基于ＲｏｃＰｒｏ３Ｄ的特高位危岩体灾变特征及运动规律分析张玉广 杨远翔 彭小勇 张国发 吁 燃（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 ５５００８１）摘 要 危岩崩塌已成为我国山区三大地质灾害之一，具有突发性强、预测难度大及冲击破坏性大等特点。
文中通过对四平隧道上方危岩分布情况和形态特征现场调查，结合精测地形和ＲｏｃＰｒｏ３Ｄ三维数值模拟，分析３个危岩带崩塌块石的堆积位置、落石运动轨迹及影响范围，得出合理的拦挡措施设置位置。
结果表明，研究区特高位危岩体主要以悬臂拉裂倾倒式、错断坠落式及压裂倾倒式３种失稳模式发生崩塌破坏；在雨水侵蚀和风化作用下，危岩带底部岩体压裂或岩腔内侧扩展，卸荷裂隙竖向延伸扩展，逐渐形成独立塔柱状危岩和壁挂式危岩；危岩拦挡设置可根据落石轨迹与弹跳高度、运动速度、冲击能量关系进行设置。
关键词 特高位危岩体 ＲｏｃＰｒｏ３Ｄ 灾变特征 运动规律中图分类号 Ｕ４５７ 危岩体是指斜坡上受多组结构面切割，临空条件好，在重力、振动等作用下与母岩逐渐脱离，发生倾倒式、滑移式和错断式崩塌的岩体。
危岩崩塌已然成为我国山区三大地质灾害之一［１］。
危岩体具有突发性强、预测难度大，以及冲击破坏性大等特点，对居民、过往人员及车辆、建筑物等生命财产安全造成严重威胁［２ ３］。
现阶段危岩体的研究主要集中在４个方面：危岩形成机制、危岩稳定性计算方法与评价体系、危岩稳定性监测，以及危岩治理设计［４］。
周俊等［５］应用激光扫描技术，构建基于现场地形地质条件的三维崩塌模型，通过ＲｏｃＰｒｏ３Ｄ软件实现崩塌落石运动过程的数值模拟研究，得出危岩分布及崩落轨迹。
裂隙岩体三维裂纹动态扩展规律与破断机制
裂隙岩体三维裂纹动态扩展规律与破断机制裂隙岩体是指在地壳中由于构造运动或热胀冷缩等原因而产生裂隙的岩体。
裂隙岩体的三维裂纹动态扩展规律与破断机制是岩体力学研究的重要课题之一。
本文将从裂隙形成机制、裂纹传播过程以及控制因素等方面，论述裂隙岩体三维裂纹动态扩展规律与破断机制。
首先，裂隙形成机制对于裂纹的动态扩展具有重要影响。
裂隙的形成可以归因于应力场的改变、岩层的压实或膨胀、矿物的溶解沉淀等因素。
当应力场的改变超过岩石的承受能力时，裂隙就会形成。
此时，裂隙的初始长度、宽度和方向等特征对于裂纹的扩展路径和速率具有重要影响。
其次，裂纹传播过程是裂隙岩体三维裂纹动态扩展的关键环节。
裂纹传播可以分为弹性扩展和非弹性扩展两个阶段。
在弹性阶段，裂纹沿着岩体内部的锐利界面扩展，裂纹尖端周围的应力集中导致能量集聚，使得裂纹继续扩展。
在非弹性阶段，裂纹通过断裂面的滑动或剪切传导，岩体的变形不再是完全弹性的，而是包括弹性变形和塑性变形两部分。
最后，裂隙岩体三维裂纹动态扩展的破断机制受到多个因素的综合影响。
首先是力学因素，包括应力条件、岩石力学性质以及岩体结构等因素。
应力条件是影响裂纹扩展的主要因素之一，它决定了裂纹的传播方向和速率。
岩石的力学性质包括弹性模量、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角等参数，它们决定了岩石的抗裂性能和断裂特征。
岩体结构对于裂纹传播具有明显影响，包括层理面、节理面、断层面等。
其次是岩石物理性质，包括岩石的渗流性、热传导性、磁性等因素。
这些物理性质会改变岩石的应力分布和力学响应，从而影响裂纹的扩展机制。
最后是环境因素，包括温度、湿度、化学物质的作用等。
温度和湿度的变化会引起岩石的热胀冷缩和水化膨胀收缩，进而影响裂纹的扩展。
总结起来，裂隙岩体三维裂纹动态扩展规律与破断机制是一个复杂而庞大的研究领域，研究者需要结合多种技术手段和理论模型，如岩石力学实验、数值模拟和地质观察等，来揭示裂隙岩体裂纹的形成和演化过程。
节理裂隙岩体空气间隔装药爆破试验研究
ｉ ｄ ｔｓｓｗｅｅ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔｉ ｅｔ ｉ ｌｓ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｆｒ ｋ ｂ ａ ｉ Ｇｕｚ ｏ Ｃ ｉａ Ｈｏｅ ｔｐ ａ ｄ ｈ ｌ — ｏ— ｆ ｌ ｅ ｔ ｒ ａｒｅ ｕ ｎ ａ ｃ ｒａｎ ｂ ａ ｔｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｏ ｃ ｌ ｔ ｇ ｉ ｉｈ ｕ， ｈ ｎ ． ｌ－ｏ ｎ ｏ ｅ ｂ ｔ ｅ ｏ ｏ ｓ ｎ ｎ
Ｅ ｐｏ ｉｎ ｉ ｏｎ ｅ ｎ ｒ ｃｕ ｅ ｃ ａ ｓ ｘ ｌｓ ｎ Ｊ ｉｔｄ ａ ｄ Ｆ ａ ｔ ｒ ｄ Ｒｏ ｋ Ｍ ｓ ｏ
Ｙ ａ— ａ ｇ Ｋ ＮＧＱ ａ ｇ Ｚ Ａ ｇｓｅｇ， Ｏ Ｇ Ｄ ｎ —ｎ Ｅ Ｈ ｌ ｎ ，Ａ ｉｎ ， Ｈ Ｏ Ｍ ・ ｎ Ｎ Ｎ ｏ ｇｌ ｇ ｗ ｈ ｉ （ ｃ ｏｌ ｆ ｅｏｒｅ ｎ ｎ ｉ ｎ ｅｔｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｗｕ ａ Ｓ ｈｏ ｏ ｓｕｃｓ ｄＥ ｖｒ ｍ ｎ ｇ ｅｉ ， ｈ ｎ Ｒ ａ ｏ ａＥ ｎ ｎ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ０，ｈｎ ） ｎｖｒ ｔ ｆ ｃ ｎ ｌ ， ｈ ｎ４ ０ ７ Ｃ ｉａ ｉ Ｔ ｇ
关键词 ： 空气间隔装 药爆破 ； 节理 岩体 ； 大块率 ； 根底
中图分类号 ： Ｔ ２５４ Ｄ ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １０ ４ ７ ２ １ ）２— ０ ６— ５ ０ １— ８Ｘ（ ０２ ０ ０ ２ ０
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌＳ ｕ ｙ ｏ ｒ ｄ ｃ ｉ ｇ Ｃｈａ ｇｎｇ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｔ ｄ ｎ Ａｉ — ｅ ｋ ｎ ｒｉ
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况， 来设狡了 为 药量为 表 所示。
波速 初始损 （ ・ ） 伤系数
， 炮眼深 度
表#
序号 试验 试验 试验 试验
爆破漏斗试验数据
炮孔布置情况 炮孔与节理面垂直 炮孔与节理面平行 炮孔与夹层平行 炮孔与夹层垂直
漏斗深度 漏斗半径 堆积直径 堆积高度
垂直于 波 传 播 方 向 有 条 小节 理， 平行波传播方向 有 条小节理
图!
岩块测试示意
!"#
数据采集及结果分析 采用 如 图 所 示 方 法 测 量 时， 先测试出波在岩石 ， 然后量出每 个 试 件 的 长 度 ， 即 可 求 出 岩 石 试 件 波 速， 利用公式 求出岩石初始损伤系数。式中 根据 上 述 测 试 方 法 和 要 求， 在现场对 为未
爆破漏斗试验及结果分析
［ ］ ［ ］ ， ［ ］ ， ［ ］ ， ， ， ： ， ：
图!
含结构弱面岩体爆破示意
［ ］ 尚嘉兰，郭汉彦 击， ，（ ） ：
岩体裂隙对应力波传播的影响 ［ ］ 爆炸与冲
（ ）炮孔与结构面垂直； （ ）炮孔与结构面平行
［ ］ 王明洋，钱七虎
爆炸应力波通过节理裂隙带的衰减规律 ［ ］ 岩
体工程学报， （ ） ，
试件中传播所用时间 根据公式
损伤岩石弹性波波速； 为损伤岩石弹性波波速。 个不同岩 石试件进行了声 波 测 试。 视 试 件 为 无 损 试 件， 以此
为标准， 算出试件初始损伤， 测试数据见表 。
表!
试件 测试方向 编号 长度 声时 !
试验数据
试件描述 岩石完好， 无节理裂隙 两端分 别 有 条 与 测 试 方 向垂 直 间 距 的小裂 的劈理 隙和 条间距 垂直与波 传 播 方 向 有 平 均 宽的 节 理 条， 条 劈理 垂直于 波 传 播 方 向 有 条 厚 夹 层， 条 平 均 间 距 的劈理 垂直于 波 传 播 方 向 有 劈理 条
）节理裂 隙 等 结 构 弱 面 的 存 在 从 宏 观 上 弱 化 了 岩体结构， 因此在实 际 工 程 中 要 根 据 不 同 的 节 理 裂 隙 来综合评估岩体质量。 ）通过节理裂隙岩体爆破漏斗试验， 证明节 理 裂 隙等结构弱面的存 在 严 重 阻 碍 了 爆 炸 能 量 均 匀 分 布， 因此在爆破设计和施工中， 炮孔布置、 炮孔起爆顺序应 充分考虑节理裂隙 岩 体 中 的 结 构 弱 面 影 响， 尽量使炮 孔与结构弱面垂直 布 置， 如果遇到含有夹层情况宜加 大装药量； 炮孔与结构弱面平行时， 应当尽量减小炮眼 孔距和最小抵抗线， 尽量采用单孔螺旋掏槽。 ）本文的工作尚需进一步完善， 并需和现场 紧 密 结合， 为爆破工程提供服务。 参考文献：
。因此， 研究节理裂隙
岩体在爆炸载荷作用下的破碎机理对于采用合理的凿 岩爆破参数、 提高爆炸能量利用率、 改善爆破效果等均 具有实际意义及理论指导作用。节理裂隙对应力波传 播和爆破效果的影 响， 一直是国内外岩石力学界众多 学者关注的 重 点 课 题 之 一 内仍将是一个研究热点。 本文从试验方 面 对 节 理 裂 隙 岩 体 进 行 了 研 究， 包 括节理裂隙岩体声 波 测 试 和 爆 破 漏 斗 试 验， 最后对含 结构弱面岩体的爆 破 设 计 提 出 了 一 些 建 议， 可为类似
旋掏槽中空孔相当 于 一 与 炮 孔 平 行 的 结 构 弱 面， 间隔 起爆使得前孔爆破 后 产 生 新 的 自 由 面， 减轻了后爆孔 的爆破阻力， 能充分 利 用 自 由 面， 扩 大 掏 槽 效 果， 改善 炮眼利用率， 以达到提高爆破质量的目的。
图"
单螺旋掏槽
结
语
含结构弱面岩体爆破设计建议
第
卷第 期 年 月
矿
冶
工
程
!
岩体中的节理裂隙对爆破影响的试验研究
李建军，段祝平
（中国科学院 力学研究所非线性力学国家重点实验室，北京 ）
摘
要：利用超声波探测法对节理裂隙岩体进行了声波测 试， 对 不 同 的 节 理 裂 隙 岩 体 进 行 了 质 量 评 估， 通过对节理裂隙岩体进行
爆破漏斗试验， 分析了节理裂隙对岩体中爆炸应力波传播、 岩石破碎及爆破漏斗形成的影响。结果 表 明， 节理裂隙等结构弱面的存 在严重阻碍了爆炸能量均匀分布， 因此在爆破设计和施工中， 应尽量使炮孔与结构弱面垂直布置， 如果 遇 到 含 有 夹 层 情 况 宜 加 大 装 药量； 炮孔与结构弱面平行时， 应尽量减小炮眼孔距和最小抵抗线， 尽量采用单孔螺旋掏槽。 关键词：爆炸力学； 节理裂隙岩体； 超声波测试； 爆破漏斗 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ）
常见掏槽孔布置一般ห้องสมุดไป่ตู้在工作面的中心部位且对 称布置， 根据上述分析， 这在节理裂隙岩体中是不太合
［ ］ 费鸿禄 节理岩体爆破的 研 究 现 状 ［ ］ 工 程 爆 破，
， （ ） ：
对如图 （ ） 所示的含一组结构弱面且炮孔与结 构面垂直的情形， 此时漏斗形状不像均质岩体中那样 光滑， 上端开口较大， 爆破体积较大， 炮眼利用率高， 易 形成阶梯状的漏斗， 因此爆破设计时可适当加大相邻 炮眼孔距。 对于如图 （ ） 所含一组结构弱面且炮眼与结构 面平行情形， 爆破 漏 斗 开 口 较 小， 爆 破 体 积 相 应 减 小， 而且易留根底和大 块， 因此设计时应适当减小炮眼孔 距和最小抵抗线。
［ ］
条件下爆破工程提供参考。
节理裂隙岩体声波速度测试
为了分析节理裂隙对爆炸应力波传播及爆破破碎 的影响， 首先需对节 理 裂 隙 岩 体 的 物 理 性 质 有 一 个 初 步质量评价。为此 在 泰 明 公 路 进 行 了 现 场 声 波 测 试， 现场地形属于丘陵地带， 岩体为花岗岩， 岩体受到一定 程度风化， 岩石普氏系数 明显。 !"! 节理裂隙岩体声波速度测试方法及原理 为了测得 节 理 裂 隙 对 声 波 速 度 和 岩 体 损 伤 的 影 响， 根据要 求 和 现 有 试 验 条 件， 决定采用超声波探测 法， 即用 频 率 大 于 的 超 声 波， 对小型试件或建 筑结构材料的动弹性模量或波速进行检测以探测内部 ， 且岩体节理裂隙比较
波传播速度具有较 大 影 响， 岩体也呈现不同程度的损
第
期
李建军等：岩体中的节理裂隙对爆破影响的试验研究
漏斗试验
中有
厚度夹层， 夹层岩石强度
理的， 原因是空眼自 由 面 和 补 偿 空 间 小， 夹 制 性 大， 易 造成掏槽失败， 因此 采 用 如 图 合适， 图中 所示的单螺旋掏槽较 为空孔， ， ， 为装药炮孔起爆 顺 序。 螺
为了分析 节 理 裂 隙 对 应 力 波 传 播 及 爆 破 漏 斗 形 状、 破碎效果的影响， 在泰明公路和边王公路山体爆破 现场进行了单孔 爆 破 漏 斗 试 验。 现 场 属 丘 陵 地 带， 岩 体为花岗岩 和 弱 化 花 岗 岩， 岩石普氏系数 岩体节理裂隙较明显。 #"! 试 验 组 爆 破 漏 斗 试 验。 试 验 采 用 炮 孔 直 径 ， 炸药为 号 岩 石 炸 药， 装 ， 采用耦合装药， 反向起爆， 测试数据如 现场试验根据炮孔与结构弱面平行或垂直两种情 ， 且
收稿日期： 作者简介：李建军 （
［ ］
， 而且在将来一段时期
!
） ， 男， 山东菏泽人， 博士研究生， 主要从事岩石爆破、 巷道掘进及材料动态力学性能方面的研究。
矿
冶
工
程
第
卷
缺陷。本文所用的 探 测 方 法 为 表 面 直 透 法， 测试时将 激励器 （发射换能器） 和拾音器 （接收换能器） 紧贴岩石 试件的两个平整端 面， 然后将换能器通过电缆分别接 入 “发射” 和 “接收” 插座。振荡器产生的周期电脉冲经 过放大器传给激励 器， 它将电脉冲转成机械脉冲在杆 端产生扰动， 经过试 件 后 由 拾 音 器 再 将 机 械 震 动 信 号 转成电信号， 放大 后 进 行 显 示 和 记 录。 岩 块 测 试 示 意 图如图 所示。
， （ ： ， ， ， ， ） ， ， ， ， ’ ： ； ； ；
众所周知， 天然岩体并非均质体， 而是含有大量的 断层、 节理、 裂隙等 缺 陷， 使得岩体具有显著的各向异 性。它们的存在使 得 爆 炸 能 量 分 布 不 平 衡， 严重阻碍 了应力波的传播， 造成应力波能量急剧衰减， 并使爆生 气体过早外逸， 影响爆破效果
#"#
结果分析 漏斗 试 验 漏斗 试 验 形 成 的 漏 斗 形 状 较 好， 爆破范围较大 的 漏 斗 形 状 成 长 条 形， 漏斗半径沿节
且爆破岩石块度均匀， 说明爆炸能量利用率较高。 !"$ 数据分析 ）从表 伤。例如试件 可以看出， 节理 裂 隙 等 软 弱 结 构 面 对 声 由于在垂 直 于 声 波 传 播 方 向 有 条 理走向明显比垂直 节 理 方 向 要 长， 垂直节理方向有大 块岩石未破碎， 破 碎 块 度 郴 均。 说 明 沿 节 理 走 向 爆 破 效果较好， 垂直节理方向爆破效果较差。
较低， 所形成的爆破漏斗形状成长条形， 且在节理走向 方向漏斗 开 口 较 长， 但 整 体 爆 破 体 积 较 小， 且有大块 岩石。 漏斗试验 中夹层厚度为 ， 夹层岩石强度较 低， 漏斗形状极不规 则， 呈 长 条 形， 爆破漏斗深度较浅 且爆破块度较大， 周 边 有 大 裂 缝 产 生， 爆 破 范 围 较 小。 这主要是因为夹层 严 重 阻 碍 应 力 波 传 播， 使爆炸能量 迅速衰减， 爆炸能量利用率较低。 从上述爆破漏斗试验可以看 出： ! 岩体中的节理 裂隙以及夹层等结构弱面存在严重阻碍了爆炸能量均 匀分布， 使爆炸动作用和静作用没有充分发挥所致； " 在同等装药量下， 炮孔轴向与节理面垂直时漏斗成形 较好， 体积较大。炮 孔 轴 向 与 节 理 面 平 行 时 爆 破 漏 斗 开口较小， 爆破体积也小， 爆破漏斗开口方向易趋于节 理面走向 方 向； # 夹层对爆炸波的传播阻碍较为严 重， 所形成的爆破漏斗形状不规则， 且爆炸后常有大块 岩石产生。