基于流固耦合的隧道定向爆破周邊孔仿真分析

1背景及意義

  巖石爆破技術(shù)廣泛應(yīng)用于邊坡開挖、隧道掘進(jìn)和礦產(chǎn)開采等領(lǐng)域，如何有效進(jìn)行爆破，減少巖石損傷，降低成本，達(dá)到理想效果，是目前迫切需要解決的問題。利用LS-DYNA軟件對(duì)隧道掘進(jìn)周邊孔定向爆破裂紋貫通機(jī)理進(jìn)行數(shù)值仿真，對(duì)于揭示爆破破巖機(jī)理、提高隧道光面爆破效果、推動(dòng)科技創(chuàng)新應(yīng)用具有重要實(shí)際意義。

2有限元模型的建立

2.1模型描述

  周邊孔布置聚能藥包，炮孔直徑為80mm，聚能管為pvc材料。炮孔布置及聚能藥包如圖1、2所示。

                                                                    圖1 周邊孔布置圖

                                                                    圖2 聚能藥包示意圖

2.2建模分析

  巖石，炸藥，pvc管，空氣都采用solid164實(shí)體單元，單層網(wǎng)格建模。炸藥、空氣、pvc管采用ALE算法，巖石采用lagrange算法。巖石與炸藥、空氣、pvc管之間的相互作用采用流固耦合的方法，通過(guò)*constrained_lagrange_in_solid來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3結(jié)果分析

  巖石應(yīng)力云圖及周邊孔裂紋開展如下圖所示。

                                                                     圖3 應(yīng)力云圖                         

 圖4 裂紋開展