考虑地应力和节理倾角的岩体爆破响应特性研究

针对深部节理岩体爆破损伤机制不明的问题，研究人员通过ANSYS/LS-DYNA建立含不同倾角节理（15°-90°）的双孔爆破模型，揭示静水压力下破碎单元比例与主裂纹长度呈负相关，PPV（峰值粒子速度）随应力先增后降；非静水压力中水平PPV变化受节理倾角调控。该研究为地下工程爆破参数优化提供理论依据。

　　

随着资源开发向深部延伸，高地应力环境下节理岩体的爆破破碎效率与安全控制成为关键难题。传统研究多聚焦单孔爆破，而实际工程中多孔协同作用与地应力-节理耦合效应尚未明晰。中国某研究团队在《Simulation Modelling Practice and Theory》发表研究，通过建立含不同节理倾角（15°-90°）的双孔爆破数值模型，系统揭示了地应力场与节理空间配置对岩体损伤及振动传播的调控规律。

研究采用ANSYS/LS-DYNA流体-结构耦合算法，结合RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）本构模型，构建了含节理岩体的爆破数值模型。通过对比静水压力与非静水压力工况，量化分析了破碎区范围、主裂纹扩展及PPV衰减特征。

Distribution of hoop stress around blasthole under static load
理论分析表明，双孔爆破时孔周环向应力受动态荷载P_t与地应力P_x、P_y耦合作用，初始应力场显著影响裂纹萌生方向。

Constitutive model and parameter determination
RHT模型参数通过实验数据标定，可准确模拟爆炸波在节理岩体中的传播及破碎过程，其损伤累积算法能反映应变率效应。

Establishment of numerical model
数值模型显示，静水压力下地应力增大使破碎单元比例降低40%，主裂纹长度缩短25%；PPV在中等应力水平出现峰值，过高应力反而抑制振动传播。

Conclusions

1. 损伤沿节理法向扩展，静水压力下破碎区与主裂纹长度呈负相关；
2. 非静水压力中，水平地应力增大使垂直方向损伤减少，水平PPV在0°-75°节理倾角时呈峰形变化，90°时持续上升；
3. 节理倾角通过改变应力波反射路径调控能量分配，75°倾角模型出现最大振动强度。

该研究首次阐明双孔爆破中地应力-节理协同作用机制，提出的PPV预测模型可为深部矿山与隧道工程提供爆破参数设计依据。特别是发现中等节理倾角（30°-60°）岩体更易产生振动放大效应，对工程安全预警具有重要指导价值。