爆破冲击作用下岩体损伤范围研究-工程地质学报.pdfVIP

－ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ　　工程地质学报　２０１４／２２（２）０２３３０５ 爆破冲击作用下岩体损伤范围研究 ① ① ② 王小委 　陈洪凯 　廖云平 （ 重庆交通大学岩土工程研究所　重庆　４０００７４） ① （ 重庆地质矿产研究所　重庆　４０００４２） ② － 摘　要　针对地下工程岩体压碎和塑性变化两种损伤形式，本文以莫尔 库伦准则为岩体在爆破荷载作用下的破坏条件，提 出了冲击波作用下岩体压碎圈范围的计算式，运用ＶｏｎＭｉｓｅｓ屈服条件，计算了应力波作用下岩体塑性区范围。以ＫＵＢＥＬＡ ４２０炸药为例，估算了重庆主城区常见砂岩在爆破过程中形成的压碎圈范围不超过 １７倍装药半径，应力波作用下岩体塑性 区范围不超过２５０６倍装药半径，其与数值模拟预测的结果较接近。 关键词　爆炸力学　应力波　压碎圈　塑性区　数值模拟 中图分类号：ＴＤ２３５　　文献标识码：Ａ ＤＡＭＡＧＥＺＯＮＥＯＦＳＡＮＤＳＴＯＮＥＵＮＤＥＲＢＬＡＳＴＩＮＧＩＭＰＡＣＴ ① ① ② ＷＡＮＧＸｉａｏｗｅｉ　ＣＨＥＮＨｏｎｇｋａｉ　ＬＩＡＯＹｕｎｐｉｎｇ （ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００７４） ① （ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙ＆ＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００４２） ② Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅａｌｓｗｉｔｈｔｈｅｔｗｏｄａｍａｇｅｆｏｒｍｓ：ｒｏｃｋｍａｓｓｃｒｕｓｈｉｎｇａｎｄｐｌａｓｔｉｃｃｈａｎｇｅｓｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＩｔｉｓｂａｓｅｄｏｎＭｏｈｒＣｏｕｌｏｍｂｃｒｉｔｅｒｉｏｎ．Ｔｈｅｒａｄｉｉｏｆｃｒｕｓｈｅｄｃｉｒｃｌｅｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．ＩｔａｐｐｌｉｅｓＶｏｎＭｉｓｅｓｙｉｅｌｄｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｒｏｃｋｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｕｎｄｅｒｓｔｒｅｓｓｗａｖｅ．Ｉｔｕｓｅｓｔｈｅ ＫＵＢＥＬＡ４２０ｅｘｐｌｏｓｉｖｅａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＦｏｒｓａｎｄｓｔｏｎｅｉｎＣｈｏｎｇｑｉｎｇｕｎｄｅｒｂｌａｓｔｉｎｇｌｏａｄ，ｔｈｅｒａｄｉｉｏｆｃｒｕｓｈｅｄｃｉｒｃｌｅ ｉｓｎｏｔｍｏｒｅｔｈａｎ１７ｔｉｍｅｓｏｆｃｈａｒｇｉｎｇｒａｄｉｕｓａｎｄｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｒａｄｉｕｓｄｏｅｓｎｏｔｅｘｃｅｅｄ２５０６ｔｉｍｅｓｏｆｃｈａｒｇｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎ，Ｓｔｒｅｓｓｗａｖｅ，Ｃｒｕｓｈｅｄｃｉｒｃｌｅ，Ｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅ，Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 的扰动、损伤是地质环境保护及地下工程施工安全 １　引　言 关注的核心问题并开展了一系列的研究，如：朱和玲 等在分析现有岩体爆破损伤研究方法的基础上，引 近年来，我国在地下空间的开挖方面取得了长 入核磁共振检测技术，为研究爆破岩体损伤开辟了 足进步，地下工程施工方法主要有明挖法、盖挖法、 一种新的技术手段［１］；宗琦等根据水中爆破理论和 新奥法和钻爆法等，其中，钻爆法仍然是非常重要且 爆炸应力波理论求解了炮孔周围岩石中粉碎圈和裂 常采用的方法之一。爆破施工过程中对周围岩土体 隙圈的范围，并从工程实践上验证了炮孔水介质不 － － － － 　 收稿日期收到修改稿日期  基金项目：国家自然科学基金，重庆市国土科技项目（ｃｑｇｔ１２０３０１）资助． 第一作者简介：王小委，男，硕士，主要从事岩土