数值模拟揭示井巷掘进爆破对围岩损伤与锚杆力的影响

井巷掘进爆破是一项关键的地下工程活动，其对邻近围岩的损伤以及锚杆锚固力的影响是施工安全与效率的重要考量。本文由徐颖、庄新炉和贾虎三位作者在安徽理工大学完成，他们基于首发表论文的研究，利用ANSYS这款强大的数值模拟软件进行深入探讨。 首先，研究团队利用ANSYS的隐式分析功能，针对具体的工程实例，精确计算了在岩体自重作用下的围岩变形。这种计算旨在捕捉到真实环境中的静态影响，为后续的动力分析奠定了基础。将计算得出的节点位移作为初始条件，这些数据被引入到显式动力分析软件DYNA中，以模拟实际的动态过程，包括爆炸引起的冲击波传递和能量释放。 接下来，研究者进行了详细的显式动力分析，对爆炸产生的有效应力、质点速度进行了细致的分析。这些参数对于评估巷道周边围岩的稳定性至关重要，因为它们直接影响到爆破振动的传播范围和强度，可能导致岩石破裂、裂缝的形成，从而影响锚杆的锚固效果。锚杆在支护掘进头邻近侧帮时的作用力，特别是抵抗爆破震动的能力，是决定支护设计和施工时间的关键因素。 通过数值模拟，研究人员能够揭示不同爆破参数和支护策略下，围岩损伤程度的变化趋势，以及锚杆在不同条件下的锚固性能。这为工程师们提供了宝贵的数据支持，帮助他们在实践中选择最合适的支护形式和时间，以达到最小化爆破对围岩的破坏，同时确保巷道的稳定性和安全性。 总结来说，这项研究的重要性在于它通过数值模拟技术，科学地量化了井巷掘进爆破对邻近围岩的潜在影响，为工程实践中的安全控制和优化设计提供了有力的理论依据。这一成果对于提升地下工程的施工质量、保障人员安全以及降低施工成本具有重要意义。