Page 84 - 2022年第53卷第9期

表 ３ 岩石 ＲＨＴ本构模型参数
密度? 体积模量 剪切模量 抗压强度 损伤常数 损伤常数 完整失效面常数 完整失效面指数
－ ３
（ｇ·ｃｍ ） Ａ １ ?ＧＰａ Ｇ?ＧＰａ ｆ?ＭＰａ Ｄ １ Ｄ ２ Ａ Ｎ
ｃ
２．７５ ３５．２ １６．７ ３５ ０．０４ １．０ １．６ ０．６１
３．２ 计算工况 炸药在岩石中爆炸，除受炸药特性及岩石本身的影响外，还与装药结构、起爆方式、
抵抗线大小、自由面条件及炮孔间排距等有关 ［１８］ ，可将这些影响因素统一称为爆破作用边界条件。结
合岩石爆破机理 ［１９］ ，根据是否与爆源因素有关，又可将爆破作用边界条件分为爆破作用内边界（如起
爆方式、装药结构及布孔方式等）及爆破作用外边界（如抵抗线大小、自由面条件等）。
爆破作用边界条件的不同势必会影响岩石的爆破动力响应特性，进而导致爆破振动的差异。现场
试验中不同炮孔爆破作用边界条件的差异主要体现在装药结构、起爆方式及抵抗线大小 ３个方面。故
针对不同炮孔爆破作用边界的差异，借助动力有限元模拟软件 ＡＵＴＯＤＹＮ，设计了 ３种计算模型，以
分析不同爆破作用边界条件下的爆炸能量分配及塑性区的发展，进而
对不同炮孔爆破振动特性差异的内在原因展开对比研究。
３．２．１ 装药结构的对比 主爆孔与轮廓孔间装药结构的不同主要体现
为不耦合系数的差异，而实际工程中往往采用炮孔直径（长度）与装药
直径（长度）间的比值来表示不耦合系数的大小 ［１９］ 。对于主爆孔，其一
般采用耦合装药或不耦合系数较小，装药连续，多由雷管引爆；而对
于轮廓孔，为控制轮廓成型，并减轻保留岩体的损伤，多采用不耦合
装药（包括径向不耦合和轴向不耦合），装药不连续，由导爆 索引 爆。
图 ９ 不同炮孔装药结构间差异
图 ９示意了主爆孔和轮廓孔装药结构的差异。
为研究装药结构的影响，建立了图 １０所示数值计算模型，对于主爆孔，仅设置单个炮孔，炮孔
直径为 ９０ｍｍ，药包直径为 ７０ｍｍ，不耦合系数为 １．３；对于轮廓孔，为使单响药量与主爆孔相同，设
置了 ４个炮孔齐发爆破，药包直径为 ３５ｍｍ，不耦合系数为 ２．６。此外，在距离炮孔下方 ２．０ｍ处设置
监测点，以提取计算爆破振动能。

图 １０ 不同装药结构条件下计算模型

该模型为平面应变模型，模型尺寸为 ５ｍ × ５ｍ，四周均设置无反射边界条件，以消除边界反射波
的影响。炸药采用 ＡＬＥ网格，岩体采用 Ｌａｇｒａｎｇｅ网格，最小网格尺寸为 ５ｍｍ × ５ｍｍ，炸药与岩石之
间的荷载传递通过流－ 固耦合算法实现。
３．２．２ 起爆方式的对比 由前文所述，轮廓孔内的炸药由敷设于药包一侧的导爆索引爆，而导爆索的
爆轰速度远高于普通商用炸药，即轮廓孔内炸药的起爆可近似为线起爆，且爆轰波沿着炮孔径向传

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