[发明专利]单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法

权利要求书

1.一种单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法，其特征是，它包括如下步骤：

步骤1，分析，采取采用相同的爆破参数，分析在单临空面作用下的贯穿效果；

步骤2，建模，采用ABAQUS/Explicit计算平台建立三维精细化围岩-洞室有限元模型，利用生死单元技术Model change模拟爆破开挖效果；

步骤3，获取时间阈值，利用动力计算原理及公式，逐步求解获得整个时间阈；

步骤4，炮孔及网路，在模型中设定炮孔及起爆网路，采用SPH粒子模拟技术进行数值仿真分析；

步骤5，计算模型参数，结合JWL状态方程来模拟炸药爆炸过程中压力与体积的关系，获取基本物理参数；

步骤6，结果分析，提取起爆后的爆除岩体及围岩状态图，分析预期效果。

2.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法，其特征是：在步骤1中，根据经典的弹性理论，应力波在传播过程中若遇到自由面会发生反射，假定入射应力波为在自由边界x＝a处，应力为0，于是，反射应力波可以表示为式中，C_P为纵波波速，其表达式为式中，ρ为介质密度；λ、μ为拉梅常数，其中

3.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法，其特征是：在步骤3中，在岩土工程动力响应分析中，视岩体为粘弹性体，其动力平衡方程如下：式中，[M],[C],[K]为结构体的总质量矩阵，总阻尼矩阵和总刚度矩阵；{u}为结构体结点加速度，速度和位移列阵；为输入地震加速度列阵。

4.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法，其特征是：在步骤4中，参考其他类似工程的爆破参数，并考虑试验段的地质条件，布设炮孔，包括钻孔孔径、堵塞长度及装药。

5.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法，其特征是：在步骤4中，采用SPH粒子模拟技术充分模拟炸药粒子对围岩的破坏作用，不建立药包与炮孔壁间的空气层，与生死单元技术配合直观的体现爆破破岩效果。

6.根据权利要求5所述的单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法，其特征是：在步骤4中，建立局部场地模型，包括模型长、宽、厚、掌子面直径、炮孔直径、炮孔深；根据封堵与炮孔，相应地于模型中设置封堵段并分别建立了药包部件；其中，建立轮廓孔药包部件时采用等效体积的方式处理间隔装药段。

7.根据权利要求6所述的单临空面岩塞爆破参数试验数值仿真预测方法，其特征是：在步骤4中，场地模型采用八节点减缩积分单元剖分，设定最大网格尺寸，掌子面内网格加密，同样采用八节点减缩积分实体单元对药包部件进行剖分，网格总数量为场地加药包；在围岩本构模型中嵌入拉伸损伤破坏准则，即超过抗拉强度后，单元被删除以直观显示爆后效果。