关键词:爆破;数值模拟;岩石;单孔爆破
1引言
在土木工程活动，建筑施工，铁路，公路建设，以及各类隧道施工的基础涉及大量土壤或岩石体的开挖。目前，爆破仍然是岩石开挖合理，最常用的方法，这种情况不会在未来发生很大变化。因此，在土木工程专业，岩石爆破的方向学习掌握爆破工程。岩石爆破技术是利用炸药作为能源，以使其爆炸做机械功，引起变形，破坏，运动和周围介质来实现预期的项目的投掷的工程技术。其理论基础是炸药及其爆破理论、固体中的应力波理论、固体强度理论、岩石动力学等。
在采矿、铁路、公路和水利工程中，采用爆破可将土石方抛掷到预定的位置，从而加快了车场、公路或大坝的建设速度。目前，爆破技术已经成为技术手段为许多工业生产和施工挖掘在经济建设之一，适用于各种部门中国国家经济生产的。目前，在冶金，煤炭，水电，铁路运输和基础设施的经济建设领域，爆破技术已经被广泛应用于工程建设和生产矿山，岩土工程，建筑物拆除和材料加工。在经济建设和生产实践中的技术问题，也促进了充实和爆破技术的发展，许多新的爆破技术，新工艺，新方法已在应用程序中创建。
2岩石爆破
岩石爆破是利用炸药的爆炸作用对岩石施加荷载，使岩石破坏的力学过程。工程爆破的对象基本上是岩石或岩石类材料(如混凝土)，具体爆破情况下的炸药类型、爆破参数及钻孔方法、钻孔工具、钻机类型、钻机工作参数等的选择，都涉及岩石的物理力学性质。岩石是构成地壳的天然材料。在地质学上，岩石根据成因分为岩浆岩沉积岩和变质岩。但无论哪种岩石，它都是矿物颗粒，岩石中的矿物颗粒，或直接接触表面之间的相互作用，或由外部水泥，每种矿物都有自己的物理和机械性质，晶体结构和破裂特征。因此，岩石的性质在很大程度上受岩石组成和结构的影响，不仅受岩石的矿物组成和矿物性质的影响。
3隧道施工方法
钻孔和爆破方法经常在隧道施工通过钻孔使用，即，岩石挖掘，充电和爆破。当炸药在介质中被分解，如岩石和土壤会造成在一定范围内不同程度到周围结构破坏产生的爆破应力波。如何降低爆破开挖对邻近地面建筑的破坏，保证施工期间的正常使用相邻表面的建筑具有重要的意义。在建筑中常用的阻尼措施包括控制所述最大充电单爆破的，并与低功率和低爆速的炸药选择。然而，措施，以减少爆破和改变爆破方法会影响隧道开挖施工进度的量，但地震沟可以确保在施工进度是常数，爆炸应力波的相邻表面结构的影响被降低。
在这个阶段，国内外关于爆破振动安全标准的研究大多仍以地面颗粒的振动速度为指标来测量爆破振动强度。在爆破过程中，颗粒的振动速度主要由爆炸表面波引起。当在传播过程中穿过阻尼槽时，鼓风表面波沿着阻尼槽的表面传播。因此，阻尼槽增加了表面波的传播距离。表面波的反射和衍射如图1所示。从图1中可以看出，当表面波传播到减震沟时，传播距离增加，这是阻尼槽深度h的三倍。
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图1表面波的反射和绕射、
Fig. 1 Reflection and diffraction of surface waves
4.爆炸荷载下岩石动态力学研究
地下洞穴是周围岩石的一部分。在前人研究的基础上，将楔形稳定性分析的极限平衡法与几何分析相结合。楔的稳定系数由机械机构给出。通过几何角度判断楔块的稳定性，并讨论爆破载荷。楔块的稳定状态为地下洞室的稳定设计和施工提供了理论依据。
4.1地下洞室楔形体稳定性基本假设
(1)洞穴的围岩楔被简化成一个四面体，被认为是刚性体。图2是楔形的物理模型。其中，1，2，和3中的三个侧面分别与周围岩石接触时，接触表面是关节表面，而另一表面是Airfront
(2)楔形体3个接触面压力(拉力)分布均匀;(3)楔形体破坏只沿3个接触面滑动或掉落，即满足 Morh-Colomb 准则。
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图2 地下洞室围岩楔形体简化物理模型
Fig． 2 Simplified physics model of wedge in underground cavities
4.2动荷载作用下地下洞室楔形体稳定性
周围的岩石由接合面切割以形成具有中空面向身体为楔形体上的岩石块。地下洞穴的楔形体主要受自重和围岩压力。当本地洞穴被喷砂，楔形体也受喷砂负载。的炸药爆炸首先产生冲击波打破岩体，并且破碎的岩石质量落在以形成周边岩洞的周围表面。由炸药爆炸的爆炸产生的爆轰压力作用在airfront表面上，爆轰压力使岩体裂纹扩展和干扰，另一方面，岩体力学参数将被降低到一定程度，并且它的动态效果，目前研究较少。
在周围的岩石的动态稳定性分析，静态效果经常被用来模拟的动态效果，即，伪静态方法，加入的校正系数。这种方法简单方便，有利于工程的设计计算，因此被广泛使用。爆炸冲击载荷是楔形体的直接的力，和作用在楔体的自由表面上的鼓风冲击负荷可以被假定为均匀的压力，且动作区域是A.假设应力波被发送到楔形体作为一维应力波，鼓风的峰值载荷由欧拉方程获得爆炸的初始冲击载荷作用于地下洞穴的楔的空表面上。由于爆炸冲击波传播上楔块的三个接触面，以及反射和折射的接触表面上发生时，折射部分的爆破震动能量离开楔形形状。因此，在楔体和爆炸冲击波的初始发生爆炸冲击波的初始动作是楔形体的稳定性的两种极端情况。楔体的稳定性分析只需要考虑两种情况。
5结果与结论分析
地下洞穴是围岩的一部分。如果楔不变形和破坏，是很难找到。因此，楔形也是地下建筑隐式的灾难。相结合的几何分析楔稳定性分析的极限平衡的方法，所述楔的稳定性系数从机械机构给出的，楔形的稳定性通过几何角度判断，并且爆破负载下的楔的稳定性进行了讨论。它可以提供地下洞室群的稳定性设计和建设的理论基础。
周围的岩石由接合面切割以形成具有中空面向身体为楔形体上的岩石块。地下洞穴的楔形体主要受自重和围岩压力。由炸药爆炸的爆炸产生的爆轰压力作用在airfront表面上，爆轰压力使岩体裂纹扩展和干扰，另一方面，岩体力学参数将被降低到一定程度，并且它的动态效果，目前研究较少。
爆炸的初始冲击载荷作用于地下洞穴的楔的空表面上。由于爆炸冲击波传播上楔块的三个接触面，以及反射和折射的接触表面上发生时，折射部分的爆破震动能量离开楔形形状。
参考文献
[1] 黎罡. 工程爆破中减震孔的隔震机理与效果研究 [D].长沙理工大学，2014
[2] 唐红梅，周云涛，陈洪凯. 动荷载作用下地下洞室楔形体稳定性分析 [D].工程地质学报，2015.
[3] 凌同华. 爆破震动效应及其灾害的主动控制[D].中南大学，2004.
[4] 袁晓龙. 隧道楔形掏槽爆破技术研究 [D].安徽理工大学，2014.
论文作者:包朋华
论文发表刊物:《城镇建设》2019年23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：岩石论文; 楔形论文; 炸药论文; 稳定性论文; 表面波论文; 地下论文; 洞穴论文; 《城镇建设》2019年23期论文;