断裂的热液改造岩石体中的累积动态损伤演变与差异化爆破控制

《Scientific Reports》：Cumulative dynamic damage evolution and differentiated blasting control in fractured hydrothermally altered rock masses

　　

摘要

在道路挖掘周边，受热液作用改变的断裂岩体非常容易受到反复爆破干扰的影响，然而从样品尺度上的循环退化到工程尺度上的轮廓恶化之间的转变机制仍不够明确。为了解决这一问题，本研究建立了一个跨尺度分析框架，该框架整合了重复冲击SHPB测试、RHT本构模型校准、多循环LS-DYNA仿真、现场振动监测以及现场评估等方法。振动记录显示明显的多脉冲特征和受场地影响的衰减现象。重复冲击试验表明，经过热液改性的矿石岩体会在连续的高应力作用下发生渐进性的动态退化，表现为峰值应力降低和变形增加。校准后的RHT模型能够再现0.5 MPa校准数据集中的主要峰值应力退化趋势，最大相对误差为4.56%。多循环仿真进一步证明了在连续挖掘过程中应力集中、损伤以及轮廓恶化的逐渐累积。基于这些研究结果，研究者实施了一种差异化的爆破充填策略，在保留岩体轮廓的区域减少炸药用量，同时确保足够的内部岩石破碎效果。典型的现场评估显示，优化后的松动区范围从1.36米缩小到了1.15米。这些研究结果为将材料的循环退化与累积挖掘损伤联系起来提供了基于机制的分析框架，并为在受热液改性的岩体中进行低干扰爆破提供了指导。