PDF《顶爆作用下裂隙对锚固洞室振动速度的影响 王光勇 裴晨浩 林...》

16 时,计算得到各物理量的峰值和波形基本趋于稳定.弹性纵波在无限介质中的传播速度为 式中:为材料的弹性模量,为泊松比,为材料密度.由模型材料的物理参数得到纵波波速,加载波的周期 T 约为 0.2 ms,所以波长为 ,网格尺寸应小于

13 mm,因此 选取网格尺寸为

10 mm.

2 模拟结果分析 2.1 计算模型准确性验证 为了检验模拟效果的好坏,选取与无裂隙模型试验相同位置的两个测点 P1 和P2 的压力时程曲线 表1CDP 模型参数 Table

1 Parameters of CDP model Density/(g・cm-3 ) /GPa μ Dilation angle/(°) Eccentricity σb0/σc0 K Viscosity paramenter 1.8 2.03 0.16

25 0.1 1.16 0.666

67 0 图1模型简图(单位:cm) Fig.

1 Model diagram (Unit: cm) 图2爆炸压力时程曲线 Fig.

2 Time history curve of blasting pressure 第33 卷高压物理学报第2期025201-2 进行对比,如图

3 所示.从图

3 中可以看出,模 拟曲线和试验曲线的形态及变化趋势比较相 似,峰值压力的数值模拟结果比试验结果稍 大,但是作用时间较短,这主要是数值分析中 材料比较理想化造成的,总体来说模拟结果与 试验结果相一致.图4是紧密锚杆加固洞室的 最终损伤的模拟与试验结果对比图.由图

4 可 以知道:数值分析中,整个洞室附近破坏最严 重的部位主要分布在洞室拱顶自由面附近、锚 固区与非锚固区交界处;

相似试验中,在拱顶 中间锚杆底部出现小块岩石损坏,锚固区与非 锚固区交界处形成裂纹,这些都与模拟结果相符合,数值结果与试验结果一致.综上所述,通过对比数 值分析与模型试验中的压应力时程曲线和损伤破坏图可知,模拟结果比较可靠. 2.2 含裂隙洞室质点峰值振动速度衰减分析 取距爆源

20 cm 处,在裂隙上、下表面以及拱顶加固区顶点、拱顶表面分别设置振速监测点 A、B、 C、D、E,如图

5 所示.图6和图

7 分别为裂隙长度为

30 cm 时各监测点的振速波形图和不同裂隙长度 的质点峰值振动速度(vp)衰减曲线.由两图可以得出:所有监测点的振动速度曲线都先向下运动到峰 值,然后逐渐向上运动,最终在零点附近振动并趋于静止;

在B点处,含裂隙洞室的质点峰值振速远大 于无裂隙洞室,这是由于裂隙存在自由面,对振速造成了放大作用;

在裂隙下表面 C 点处,振速急剧下 降到无裂隙时的速度,上、下表面质点又以相同的速度运动;

由于应力波峰值在爆炸近区迅速减小,当图3模拟和实测压应力时程曲线对比 Fig.

3 Pressure curves comparison between simulation and test 图4损伤的模拟结果与试验结果对比 Fig.

4 Damage comparison between simulation and test 图5振速监测点分布 (单位:cm) Fig.

5 Distribution of vibration speed monitoring points (Unit: cm) 图6裂隙长度为

30 cm 时质点振动速度时程曲线 Fig.

6 Time history curves of particle vibration velocity of

30 cm-long crack 第33 卷 王光勇等:顶爆作用下裂隙对锚固洞室振动速度的影响 第2期025201-3 峰值应力减小到岩石的抗压强度时,岩石几乎 不会产生压缩损伤,所以 C 点以后峰值振速几 乎无衰减;

应力波传到洞室表面时,又对质点 峰值振速产生了放大作用. 2.3 裂隙长度对洞室质点峰值振动速 度的影响 图8~图11 是裂隙水平时,其长度的改变 对洞室峰值振速的影响.分析图 8~图11 可知: 当裂隙长度较小时,拱顶的峰值振动速度相较 无裂隙时有所减小,但当裂隙长度超过