[发明专利]单临空面岩塞爆破数值仿真反演分析方法

说明书

一种单临空面岩塞爆破数值仿真反演分析方法，通过建反演分析模型、反演分析参数选取和数值仿真反演分析计算对单临空面岩塞爆破数值仿真、反演和分析，建反演分析模型采用ABAQUS/Explicit平台，包括爆破参数初选试验模型、爆破参数优化试验模型和贯通爆破试验模型，反演分析参数选取包括计算参数选取和初始地应力选取，数值仿真反演分析计算包括爆破参数初选试验、爆破参数优化试验和贯通爆破试验，最终获取贯通爆破试验中的动能时程，判断其曲线中的陡增时刻是否与起爆网路的延期时间相对应。

技术领域

本发明属于岩塞爆破地震效应分析技术领域，涉及一种单临空面岩塞爆破数值仿真反演分析方法。

背景技术

岩塞部位地层岩性为燕山晚期雅亮单元(K₁y)花岗岩，夹有辉绿岩脉。岩塞体覆盖层零星分布，覆盖层厚度为1.0m～1.1m，主要以弱～微风化花岗岩为主，弱风化厚度约1.0m～5.2m，其余均为微风化，属于有利的地质条件，弱风化岩整体较整，为弱透水，具有一定的自稳能力。

岩塞爆破通常分为单临空面和双临空面，条件下两者的力学环境存在很大差别，岩塞爆破起爆网路复杂、工序多、爆破作业时间长，正常情况下都需要若干天的时间，这对爆破器材的性能提出了极其严格的要求，包括抗水性炸药、导爆索、非电高精度导爆管雷管等。

鉴于单临空面岩塞爆破施工影响因素复杂，前期由于预测分析初步选取的岩体物理参数及炸药性能参数与实际情况差异性很大，且地勘报告中的材料参数并不能直接适用于受拉损伤本构，因此为确定围岩在真实自然受力状态下的拉伸破坏阈值，有必要对爆破数值进行仿真反演分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单临空面岩塞爆破数值仿真反演分析方法，采用建反演分析模型、反演分析参数选取和数值仿真反演分析计算对单临空面岩塞爆破数值仿真、反演和分析，建反演分析模型采用ABAQUS/Explicit平台，包括爆破参数初选试验模型、爆破参数优化试验模型和贯通爆破试验模型，反演分析参数选取包括计算参数选取和初始地应力选取，数值仿真反演分析计算包括爆破参数初选试验、爆破参数优化试验和贯通爆破试验，最终获取贯通爆破试验中的动能时程，判断其曲线中的陡增时刻是否与起爆网路的延期时间相对应。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种单临空面岩塞爆破数值仿真反演分析方法，它包括如下步骤：

步骤1，建反演分析模型，采用ABAQUS/Explicit平台建立包括爆破参数初选试验模型、爆破参数优化试验模型和贯通爆破试验模型；

步骤2，反演分析参数选取，包括计算参数选取和初始地应力选取；

步骤3，数值仿真反演分析计算，包括爆破参数初选试验、爆破参数优化试验和贯通爆破试验。

在步骤2中，炸药材料采用JWL状态方程表述，炸药的基本物理参数参考爆破器材试验成果进行取值，即炸药JWL状态方程参数表，并结合爆破参数初选试验及爆破参数优化试验，经反复试算最终获得能够同时完全反映上述两次试验结果的材料参数，即围岩本构模型基本参数表；根据爆破试验设计，设置各孔的起爆时间与孔口、孔底起爆点坐标。

在步骤2中，计算参数选取时，采用Rayleigh阻尼，设阻尼比为0.05，并取场地的第一、三两阶振动频率依据计算获得场地模型的质量与刚度比例阻尼系数，式中，α、β分别为质量和刚度比例阻尼系数；ξ为阻尼比，取为0.05；ω₁、ω₃分别为第一、三阶振动频率。

在步骤2中，初始地应力选取时，为保证计算结果的精度，采用预定义场对场地模型施加初始地应力，以爆破参数初选试验给出地应力获取后的应力云图；计算初始时刻施加重力，即g＝9.81m/s²，Z轴负向，以达到内、外力平衡。