岩体爆破裂纹扩展影响因素分析.pdf

第38卷第10期煤炭科学技术Vol.38No.10
2010年10月CoalScienceandTechnologyOct．2010

岩体爆破裂纹扩展影响因素分析

王长柏1，2，李海波1，谢冰1，3，夏祥1，莫振泽1，邹飞1
(1.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071;
2．安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001;3.洛阳理工学院土木工程系，河南洛阳471003)

摘要:为了改善高地应力条件下岩体爆破破碎效率较低的问题，基于理论推导和ABAQUS动力
有限元计算分析了不同埋深和侧压系数条件下岩石爆破裂纹的扩展规律。计算结果表明:岩体初始
应力和侧压系数对爆炸载荷作用下的最大裂纹长度和主裂纹扩展方向具有较大影响，随着初始应力
的增大，裂隙扩展半径减小;随着侧压系数的增大，岩石有效破碎面积也相应减小;裂纹扩展主方
向趋于最大压应力方向;裂纹扩展主方向与最大压应力方向一致。
关键词:初始应力;数值模拟;爆破;裂纹扩展
中图分类号:TD235.1文献标志码:A文章编号:0253－2336(2010)10－0031－04
AnalysisonInfluencingFactorsofBlastingCrackExpansion
WANGChang-bai1，2，LIHai-bo1，XIEBing1，3，XIAXiang1，MOZhen-ze1，ZOUFei1
(1．StateKeyLabofRockandSoilMechanicsandEngineering，WuhanResearchInstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyof
Sciences，Wuhan430071，China;2．SchoolofCivilConstruction，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001，China;
3．DepartmentofCivilEngineering，LuoyangInstituteofScienceandTechnology，Luoyang471003，China)
Abstract:Inordertoimprovethebreakingefficiencylowproblemoftherockblastingunderahighgroundstresscondition，basedonthe
theoreticalderivationandtheABAQUSdynamicfiniteelementcalculation，thecrackexpansionlawoftherockblastingunderthedifferent
depthandsidepressurecoefficientconditionwasanalyzed．Thecalculationresultsshowedthattheinitialstressandthesidepressurecoef-
ficientoftherockmasswouldhavelargeinfluencestothemaxcracklengthandmaincrackexpansiondirectionundertheroleoftheblas-
tingloading．Withtheinitialgroundstressincreased，theradiusoffractureexpansionwouldbereduced．Themaindirectionofthecrack
expansionwouldbeinthedirectionofthemaxpressurestressandthemaindirectionofthecrackerpansionwouldbeinsamedirectionof
themaxpressurestress．
Keywords:initialstress;numericalsimulation;blasting;crackexpansion

同。张志呈等［3］通过试验研究，发现地应力对于
1概述［］
爆破地震波的传播具有波导效应。谢源4通过模
近年来，随着金属矿、煤矿深部开采规模的日型试验，发现介质爆破裂纹的方向及大小与附加的
益扩大，开采越来越向深部发展，而钻孔爆破法仍主应力有关。高全臣等［5］通过分析研究矿井深部
然是目前最为经济的掘进方法。高应力条件下岩石岩巷的高应力分布特征，采用动光弹模型试验对不
的爆破以及裂纹扩展规律日益受到重视。肖正学同应力条件下的爆破作用机理进行了探讨，并通过
等［1］通过对存在不同初始应力场的几种材料的室现场试验提出了适用于高应力岩巷掘进的控制