基于损伤-虚拟张拉裂纹模型的地下爆炸围岩破坏规律研究

摘要：

地下硐室作为爆炸危险物的隐蔽贮藏空间,有潜在的内爆炸风险.为研究内爆炸作用下硐室围岩的动态响应机制,提出了一种基于岩石HJC(Holmquist-Johnson-Cook)模型和节理内聚力单元的损伤-虚拟裂纹模型.分析了模拟方法的可靠性,并在此基础上,通过多物质ALE算法对球形硐室内爆炸过程进行数值模拟,分析了围岩损伤范围和分区破坏规律.研究表明:插入内聚力单元弥补了HJC模型无法模拟低静水压力下张拉破坏的不足,且尺寸效应易于处理.模拟方法同时考虑了岩体内张拉裂纹的扩展和岩石材料的塑性损伤,能够真实地反映岩石破坏的全过程.以红砂岩为例,根据数值模拟结果,填实(耦合装药)爆炸时围岩分区破坏规律明显,破碎区比例半径为0.26 m/kg1/3、裂隙区比例半径为0.47 m/kg1/3.随着硐室尺寸的增大,空气的间隔作用可以减小爆炸荷载对围岩的损伤作用,比例半径达到0.52 m/kg1/3时,可以实现爆炸荷载的完全解耦.

关键词：抗爆硐室、节理单元、HJC模型、空腔解耦

所属期刊栏目：42

分类号：O389;TU452(爆炸力学)

资助基金：国家自然科学基金;中国博士后科学基金

在线出版日期：2022-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：137-149