爆炸载荷对邻近硐室裂纹扩展影响研究

"爆炸载荷下邻近硐室迎爆侧原先裂纹扩展机理研究" 本文主要探讨了在爆炸载荷影响下，邻近硐室迎爆侧围岩中的原有裂纹如何发展和扩展的机制。研究采用了动态焦散线方法进行实验，深入分析了裂纹动态断裂韧度、裂纹倾角、硐室自由面等因素对裂纹扩展的影响。 首先，研究指出，在爆炸载荷的作用下，裂纹的动态断裂韧度并不受硐室自由面或裂纹倾角的影响。然而，硐室自由面的存在会使得预制裂纹的起始扩展时间提前，这意味着爆炸的冲击波会更快地激发裂纹活动。 其次，裂纹的扩展方向与几个关键因素密切相关。在初始阶段，由于自由面反射的拉伸波，裂纹倾向于沿着垂直方向扩展。随着裂纹扩展进入中期，炮孔处产生的主裂纹对能量释放的引导作用改变了预制裂纹周围的应力场，导致裂纹的扩展方向与主裂纹扩展方向趋于平行，这表明裂纹扩展受到了爆炸能量传播路径的控制。 最后，当裂纹扩展进入后期，邻近硐室的自由面应力分布特征开始发挥作用。裂纹的方向逐渐偏向拱形部位，并最终与这个区域相连接。通过LS-DYNA软件的仿真分析，揭示了爆炸载荷下邻近硐室围岩内的应力分布特点，有效应力呈现先降低再升高再降低的趋势，最大值出现在底角、起拱点和拱顶之间的位置，最小值则位于直墙。这种应力分布导致预制裂纹通常在拱顶与起拱点之间的某一点停止扩展。 该研究对于理解和预测爆炸对地下结构的影响，特别是在矿井建设和安全管理中具有重要意义。它提供了预测裂纹扩展行为的理论基础，有助于制定更安全的矿山爆破作业规程，减少由裂纹扩展引起的灾害风险。同时，也为未来的岩土力学和地下工程设计提供了有价值的参考。