节理岩体中爆炸效应的离散元数值模拟及实验研究

<span style="font-family: 'Trebuchet MS', 'Lucida Sans Unicode', Arial, sans-serif; line-height: 22px">岩体中爆炸效应的研究主要包括爆炸产生的振动效应和岩体的鼓包运动规律。其力学过程十分复杂，研究的主要困难在于定量描述岩体的结构性质、爆源形式及其与周围岩体相互作用的规律等。在工程应用上关系到如何提高爆破工程的效率，减少爆炸引起的危害及降低对爆炸工程的制约。开展上述相关课题的研究，不仅具有重要的工程意义，也是爆炸力学的前沿工作。 本文取得的主要成果如下： 1. 独立开发了具局部块体细化功能和块体可变形功能的多尺度可变形离散元软件，通过波的传播试验以及与商用软件计算结果的比较，验证了该程序的可靠性和数值计算精度。 2.改进了集中装药和柱状装药的爆源模型，建立了适合爆源附近岩体结构的多尺度计算模型，加强了块体离散元在岩土中爆破分析的实用性。 2.给出了块体离散元中弹簧断裂与能量损耗的关系，并用数值模拟方法得到了岩体中爆源周围细小结构面对爆炸能量衰减的影响规律、爆腔压力的脉动特征，模拟得到了不同岩体材料性质、岩体结构对爆破鼓包运动的规律。 3.实验成功了一种探测地质体结构的方法－可控爆源，这种爆源把炸药放在水中爆破，减少了爆源周围岩体结构对岩体中爆炸波的影响，使得爆炸载荷更为准确，已有的实验结果表明：采用新的爆源能够获得重复性很好的振动图形。 4.通过模型试验和数值模拟研究了弱面结构对爆破振动的影响，给出了弱面附近质点振动的放大效应，通过研究振动衰减规律确定了一定厚度的软弱夹层对爆破振动的衰减系数，为爆破地震波探测地质体结构提供了新的认识和数值研究工具。 5.用可变形块体离散元模型分析得到了茅坪滑坡体上的地质参数和主要的地层结构，给出了材料的弹性模量和泊松比。</span>