马泗洲, 蒋海明, 周朝兰, 王明洋, 刘科伟. 围压与爆破耦合作用下节理岩体裂纹的 扩展行为与影响因素[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0424
引用本文: 马泗洲, 蒋海明, 周朝兰, 王明洋, 刘科伟. 围压与爆破耦合作用下节理岩体裂纹的 扩展行为与影响因素[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0424
Cracking behavior and damage mechanism for jointed rock mass under the coupling effect of confining pressure and blast[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0424
Citation: Cracking behavior and damage mechanism for jointed rock mass under the coupling effect of confining pressure and blast[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0424

围压与爆破耦合作用下节理岩体裂纹的 扩展行为与影响因素

doi: 10.11883/bzycj-2024-0424
基金项目: 国家自然科学基金(42102331);国家自然科学基金(52334003);国家自然科学基金(52274249);国家自然科学基金(51974360);

Cracking behavior and damage mechanism for jointed rock mass under the coupling effect of confining pressure and blast

  • 摘要: 爆炸应力波穿过异质界面时,其传播特性会发生显著变化。工程岩体常存在不连续结构面,特别是深部岩体中的节理和裂隙较为发育。为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制,本文采用显式动力学数值模拟方法,结合ALE算法和流固耦合技术,对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论,分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射与反射系数。通过爆炸光弹性试验,分析了爆炸应力波在节理岩体中的传播过程与特征。此外,利用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT) 损伤模型,讨论了不同节理角度及不同围压对爆破裂纹扩展行为的影响,并结合FracPaQ程序定量描述了爆破裂纹的分布规律。最后,通过分析节理尖端的主应力分布及动态应力强度因子(DSIFs)变化规律,揭示了节理岩体的爆破损伤机制。结果表明:节理面与主围压对爆破裂纹扩展均有导向作用,且各向异性围压的导向效应会因节理面的存在而减弱。当主围压与节理面垂直时,应力波透射和反射系数随着压力的增加分别呈增大和减小的趋势。由节理面两侧法向与切向位移变化规律,发现剪切应力是尖端翼裂纹扩展的主要原因。根据动态应力强度因子判断,拉伸裂纹在爆破初期主导节理尖端的损伤,而剪切裂纹在后期占主导地位。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-10-30
  • 网络出版日期:  2025-01-21

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