基于SPH-FEM耦合法的连续与分段装药爆破效果数值模拟

来源：黄金科学技术杂志2025年第6期北京时间：

作者：梁瑞, 陈小伟, 周文海, 陈鹏辉, 胡才智

单位： 兰州理工大学石油化工学院，甘肃 兰州 730050, 新疆金宝矿业有限责任公司，新疆 阿勒泰 836500, 中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃 兰州 730099

摘要：为了探究连续与分段装药的爆破效果，基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件，分别采用有限元法（FEM）与光滑粒子流体动力学—有限元耦合法（SPH-FEM）建立单孔爆破的二维数值模型，模拟岩体单孔爆破过程；运用SPH-FEM法分别构建连续装药和分段装药的三维数值模型，对距离炮孔1 m处岩石的振动速度、压力场、有效应力分布及损伤特征进行对比分析。研究表明，在二维模型下，2种算法的模拟结果变化趋势一致，损伤范围基本吻合，且SPH-FEM法能够更清晰地展示裂纹扩展情况和岩体损伤范围，更准确地复现岩体爆破动力响应过程。分段装药岩石的最终抛掷速度达到69.6 m/s，较连续装药提高了12.3%；距爆心1 m处自由面质点的应力峰值增加了646 MPa；在相同爆破参数下，分段装药结构的爆破效果更好。

关键词：岩体损伤,粉碎区,有效应力分布,粒子抛掷速度,爆心距,分段装药

基金资助：甘肃省青年科技基金项目“油水乳状液液滴聚并微观特征机理研究”(23JRRA774)