[发明专利]一种爆破冲击和瞬态卸荷的荷载数值分离方法及系统

说明书

本发明涉及一种爆破冲击和瞬态卸荷的荷载数值分离方法及系统，包括：建立杆件模型对应的有限元模型。根据材料力学参数信息、第一边界条件和初始压力值，计算有限元模型的节点位移数据。根据材料力学参数信息、节点位移数据和第二边界条件，对有限元模型进行应力初始化。对处于应力初始化状态下的有限元模型分别进行爆破冲击卸载模拟计算得到第一动态应变数据以及进行瞬态卸荷卸载模拟计算得到第二动态应变数据。将第一动态应变数据减去第二动态应变数据，得到爆破冲击单独作用下的第三动态应变数据。本发明采用有限元分析软件作为基础平台，可以有效模拟爆破冲击与瞬态卸荷过程中岩体动态应变规律，并成功分离初始应力下爆破冲击与瞬态卸荷。

技术领域

本发明涉及岩体工程技术领域，特别涉及一种爆破冲击和瞬态卸荷的荷载数值分离方法及系统。

背景技术

西部地区地质、地形条件复杂，而各类水利水电、铁路桥隧工程往往涉及到高地应力条件下大规模的坝基、高边坡和地下洞室群的岩体爆破开挖工作。根据以往小湾、溪洛渡、拉西瓦等大型水电项目的经验，这类工程往往面临严峻的大型岩体卸载松弛及变形控制难题。同时，在矿山岩体开挖、核废料深部处置等工程中也极易由开挖扰动引起地质灾害。根据大量的观测资料，这类问题往往是爆破冲击荷载与瞬态卸荷荷载耦合作用产生的。因此，分析爆破开挖荷载的组成，研究爆破冲击荷载与地应力瞬态卸荷荷载的分离与耦合模式等问题具有重要的理论意义和广阔的工程应用价值。

发明内容

本发明提供了一种爆破冲击和瞬态卸荷的荷载数值分离方法及系统，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种爆破冲击和瞬态卸荷的荷载数值分离方法，包括：

步骤1、获取杆件模型的材料力学参数信息，并建立所述杆件模型对应的有限元模型；

步骤2、根据所述材料力学参数信息、预施加给所述杆件模型的第一边界条件和初始压力值，计算所述有限元模型的节点位移数据；

步骤3、根据所述材料力学参数信息、节点位移数据和预施加给所述杆件模型的第二边界条件，对所述有限元模型进行应力初始化；

步骤4、对处于所述应力初始化状态下的所述有限元模型分别进行爆破冲击卸载模拟计算得到第一动态应变数据以及进行瞬态卸荷卸载模拟计算得到第二动态应变数据；

步骤5、根据所述第一动态应变数据和所述第二动态应变数据，得到爆破冲击单独作用下的第三动态应变数据，完成荷载分离。

本发明的有益效果是：该方法采用有限元分析软件作为基础平台，可以有效模拟爆破冲击与瞬态卸荷过程中岩体动态应变规律，并成功分离初始应力下爆破冲击与瞬态卸荷，为深入研究岩体爆破开挖过程中荷载分离与耦合机制以及岩体松动机理提供理论基础。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述材料力学参数信息包括：弹性模量，泊松比，密度，以及抗压强度。

进一步，所述爆破冲击卸载模拟为炸药和岩石组合模型模拟，所述瞬态卸荷卸载为滑块上下飞出模型模拟。

进一步，在所述步骤3之前，所述方法还包括：

步骤6、将所述节点位移数据保存至动力松弛文件drelax中，删除所述第一边界条件，并获取预施加给所述杆件模型的第二边界条件，其中，所述第二边界条件为无反射边界条件。

则所述步骤3还包括：

从所述动力松弛文件drelax中获取所述节点位移数据。

进一步，所述步骤2包括：

根据所述材料力学参数信息、预施加给所述杆件模型的第一边界条件和初始压力值，通过隐式算法计算所述有限元模型的节点位移数据；