不耦合装药系数对岩体爆破损伤的影响

来源：黄金科学技术杂志2024年第2期北京时间：

作者：梁瑞, 曹晓睿, 周文海, 楼晓明, 胡才智, 王树江

单位： 兰州理工大学石油化工学院，甘肃 兰州 730050, 福州大学紫金地质与矿业学院，福建 福州 350116, 福州大学爆炸技术研究所，福建 福州 350116, 中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃 兰州 730099, 中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京 102249

摘要：在爆破工程中，选择合适的装药结构能够有效提高炸药利用率，从而改善爆破效果。基于RHT（Riedel-Hiermaier-Thomamodel）动态响应力学关系，采用ANSYS/LS-DYNA软件研究了偏心不耦合装药条件下不耦合系数K对岩体爆破荷载的影响，以及爆破过程中岩体的损伤情况。通过建立单孔偏心不耦合爆破模型，分析了不耦合系数K为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0和3.5条件下的有效应力、振动速度、爆破地震波能量和损伤状况。同时，研究了不同不耦合系数K条件下爆心距（l）与损伤度（D）、质点振动速度（PPV）与爆心距（l），以及振动速度（vpp）与损伤度（D）之间的关系。结果表明：随着不耦合系数K的增大，耦合侧与不耦合侧有效应力和峰值振动速度、地震波峰值能量略微减小；粉碎区和裂隙区范围逐渐减小，且粉碎区损伤半径较裂隙区减小速率更大。岩体损伤程度和质点振动速度（vpp）均随着爆心距的增大而逐渐减小。质点振动速度越大损伤程度也越大，当vpp=50.4 cm/s时，岩体中的损伤变量达到损伤破坏阈值（D=0.19）；当vpp>140.6 cm/s时，损伤度D>0.80。

关键词：岩体损伤,质点振动速度,有效应力,装药结构,爆心距,不耦合系数

基金资助：国家自然科学基金项目“移动环境中非局部扩散自由边界问题的传播动力学”(11901264)