巖石的案例
巖石邊坡工程課程---巖石崩落分析(Rockfall Analysis) (C10)
1 引言
巖石邊坡主要有四種破壞模式：平面破壞，楔形破壞，傾倒破壞和圓形破壞。此外，還有一種特殊的邊坡破壞模式---巖石崩落(rockfall)。巖崩(rockfall)是露天采礦工程和土木工程巖石邊坡中經(jīng)常遇到的問題。巖崩是指體積較小的分離塊或系列塊的自然向下運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過程包括自由落體、彈跳、滾動(dòng)和滑動(dòng)。巖石崩落的形成受許多因素影響，例如巖體的不連續(xù)性，巖體的風(fēng)化程度，地下水和地表水，凍融，外部爆破載荷和地震載荷等。其中，地下水和地表水對(duì)巖石崩落的產(chǎn)生影響巨大，在一些山地區(qū)域，當(dāng)雨季來臨時(shí)，伴隨著泥石流往往也會(huì)出現(xiàn)大量的巖石崩落，巖石崩落輕者阻塞交通，重者造成了人員傷亡和設(shè)備毀壞。地震也是引起巖石崩落的一個(gè)主要誘因，例如2008年汶川地震后周圍發(fā)生了大量的巖石崩落。
這節(jié)課討論巖石崩落最基本的分析過程和防護(hù)措施以及一些常用的分析工具。巖石崩落分析首推的參考資料是Dr. Hoek《Practical Rock Engineering》---“Analysis of rockfall hazards ”。
2 巖崩過程描述
一個(gè)典型的巖崩過程包括自由落體(Free fall)、彈跳(Bouncing)、滾動(dòng)(Rolling)和滑動(dòng)(Sliding)，如下圖所示。
2.1 自由落體(Free Fall)
自由落體在很多情況下是巖崩的第一個(gè)動(dòng)作，因?yàn)?em>巖石經(jīng)常從陡峭的斜坡上脫離，然后只受到重力的影響，根據(jù)Bozzolo等人(1986年)的研究，空氣阻力可以被忽略，因?yàn)樗鼉H相當(dāng)于落石總重量的2%。
展開 含節(jié)理的巖石內(nèi)乳化炸藥不耦合爆炸引起的巖石裂紋擴(kuò)展
3）單元：空氣、炸藥單元采用euler算法，巖石及節(jié)理采用lagrange算法，其中流體采用1e6沙漏系數(shù)，對(duì)應(yīng)關(guān)鍵字如下：
4）材料：空氣、乳化炸藥、節(jié)理及巖石*MAT_NULL、*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN、*MAT_PLASTIC_KINEMATIC及*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE本構(gòu)。詳細(xì)材料本構(gòu)及狀態(tài)方程關(guān)鍵字參數(shù)如下：
5）流固耦合：流體（空氣與炸藥）與固體（巖石及節(jié)理）之間采用流固耦合定義相互作用關(guān)系。流體定義多物質(zhì)組，流固耦合關(guān)鍵字如下（其中part1為巖石，part2為節(jié)理，part3為空氣，part4為炸藥）：
6）求解時(shí)間600us。
03、求解過程及結(jié)果分析
采用6核cpu和2G內(nèi)存進(jìn)行求解，需要7小時(shí)左右。
下圖顯示了巖石在乳化炸藥爆炸作用下的裂紋擴(kuò)展過程。
結(jié)果顯示，在3500m/s爆速的乳化炸藥作用下，巖石裂紋擴(kuò)展較好，可以較準(zhǔn)確的模擬實(shí)際情況，對(duì)工程爆破具有極大的參考意義。
04、總結(jié)
本文建立了含節(jié)理的巖石爆炸模型，仿真分析了3500m/s乳化炸藥在不偶和裝藥爆炸作用下含節(jié)理的巖石的裂紋擴(kuò)展效果，獲得了巖石的裂紋分布情況。由于計(jì)算量較大，沒有分析無節(jié)理情況下裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行對(duì)比。
來源于：ANSYS
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下圖顯示了巖石在乳化炸藥爆炸作用下的裂紋擴(kuò)展過程。
結(jié)果顯示，在3500m/s爆速的乳化炸藥作用下，巖石裂紋擴(kuò)展較好，可以較準(zhǔn)確的模擬實(shí)際情況，對(duì)工程爆破具有極大的參考意義。
04
總結(jié)
本文建立了含節(jié)理的巖石爆炸模型，仿真分析了3500m/s乳化炸藥在不偶和裝藥爆炸作用下含節(jié)理的巖石的裂紋擴(kuò)展效果，獲得了巖石的裂紋分布情況。由于計(jì)算量較大，沒有分析無節(jié)理情況下裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行對(duì)比。
頁巖巖石力學(xué)特性及可壓裂性評(píng)價(jià) 附巖石力學(xué)與工程蔡美峰下載
公式1~3 巖石力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)模型
圖4 吉木爾凹陷J251井的主要巖石力學(xué)特性與地應(yīng)力縱向分布特征
由于縱向上各巖性地層存在顯著的巖石力學(xué)與地應(yīng)力差異，在該儲(chǔ)層中進(jìn)行壓裂改造，壓裂裂縫縱向延伸將可能受到高強(qiáng)度、高應(yīng)力隔層的阻擋，從而降低裂縫的縱向溝通能力、限制儲(chǔ)層壓裂改造體積，難以達(dá)到預(yù)期壓裂效果。因此，可壓裂性評(píng)價(jià)及壓裂設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)壓裂縫的縱向溝通能力進(jìn)行評(píng)價(jià)、認(rèn)識(shí)。
公式4~9 儲(chǔ)層可壓裂性評(píng)價(jià)模型
圖5 吉木薩爾凹陷JHW020井各級(jí)壓裂的縫網(wǎng)長(zhǎng)度與縫網(wǎng)高度
圖6 吉木薩爾凹陷JHW020井的縫網(wǎng)體積、微地震事件數(shù)與可壓裂性指數(shù)的關(guān)系
結(jié)果表明，本文所建立的可壓裂性指數(shù)評(píng)價(jià)模型適用于蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層，分析結(jié)果具有一定可靠性，可為地質(zhì)工程“甜點(diǎn)”區(qū)綜合評(píng)價(jià)以及壓裂選層、水平段分段分簇等壓裂設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)參考。
下載地址:巖石力學(xué)與工程蔡美峰
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巖石風(fēng)化程度判斷
6、風(fēng)化深度
由于巖石風(fēng)化作用一般是自地表面逐漸向巖體內(nèi)部進(jìn)行的，因此愈靠近地表，風(fēng)化作用就愈強(qiáng)烈，巖石風(fēng)化程度也愈嚴(yán)重；愈向巖石內(nèi)部，巖石風(fēng)化得愈輕微，最后過渡到未經(jīng)風(fēng)化的新鮮巖石，在相同的外部自然條件下，同樣種類的巖石風(fēng)化層厚度愈大，其風(fēng)化程度也就愈嚴(yán)重。
不同切削深度下二維巖石切削分析
不同切削深度下二維巖石切削分析
線性切削廣泛應(yīng)用于巖石的數(shù)值試驗(yàn)中，在線性切削過程中切削刀具以設(shè)定的速度劃過巖石表面，同時(shí)以不同深度切削巖石，切削破壞表層部分巖石材料。使用ABAQUS有限元軟件建立單刀線性切削巖石材料仿真模型，研究切削深度對(duì)巖石切削中切削力的影響。
1.計(jì)算模型
運(yùn)用有限元顯示動(dòng)力學(xué)分析方法進(jìn)行仿真模擬計(jì)算。在有限元模型中，巖石材料模型的長(zhǎng)度為20mm，高度為5mm的長(zhǎng)方形，刀具為長(zhǎng)3mm，寬1mm，傾角為15°。
如圖所示為巖石單刀線性切削模型示意圖。將切削刀具視為剛體，巖石材料剖分為6000個(gè)單元，巖石采用平面應(yīng)變四節(jié)點(diǎn)雙線性減縮積分單元(CPE4R)，且將被切削部分的巖石進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，保證精度的同時(shí)提高計(jì)算效率。
單刀線性切削巖石材料的仿真計(jì)算十分復(fù)雜，為了提高計(jì)算效率和便于分析，忽略次要影響因素，對(duì)該模型做出如下假設(shè)：
(1)當(dāng)巖石材料單元失效后即從模型中刪除，忽略其失效后對(duì)后續(xù)切削的影響。
(2)切削刀具的強(qiáng)度和剛度遠(yuǎn)高于巖石材料，將刀具假設(shè)為剛體，且在切削過程中不發(fā)生磨損。
(3)不考慮溫度對(duì)切削過程的影響。
2.計(jì)算參數(shù)
密度：2600kg/m3
彈性模量2000000000pa
泊松比0.3
斷裂應(yīng)變0.002
內(nèi)摩擦角41.84°;
剪漲角5°;
屈服應(yīng)力10900000pa
失效位移0.0001
3.計(jì)算工況
切削速度為15mm/s，切割時(shí)間為0.5s，質(zhì)量縮放為10000。
建立切削深度為0.1 mm -1.8mm共18個(gè)工況。
將切削刀具視為剛體，在切削刀具上設(shè)置參考點(diǎn)RP來約束其運(yùn)動(dòng)，這樣不僅便于切削力的提取，也便于對(duì)刀具施加約束條件。
展開 多階段文獻(xiàn)回顧: 攝影測(cè)量技術(shù)在巖石工程中的應(yīng)用(application of photogrammetry)
Rogers (2007) 利用離散斷裂網(wǎng)絡(luò)方法(DFN)描述斷裂巖體的原位破碎特征，特別指出鉆孔成像工具和先進(jìn)的攝影測(cè)量技術(shù)能夠準(zhǔn)確描述巖體中不連續(xù)的方向、范圍和巖石特征，對(duì)生成DFN提供了更準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)。地面數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是表征破壞面形態(tài)的最佳方法。Sturzenegger (2009, 2010) 的博士論文利用地面遙感技術(shù)對(duì)巖體不連續(xù)和巖坡幾何進(jìn)行多尺度表征，記錄了在南非Palabora露天礦使用長(zhǎng)程地面數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量進(jìn)行的實(shí)地調(diào)查。Sturzenegger (2012) 對(duì)加拿大落基山脈的Palliser Rockslide使用地面數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)表征巖石破壞面的形態(tài)，從而把階梯路徑的幾何特征，包括預(yù)先存在的不連續(xù)體和完整的巖石裂縫細(xì)分為四種類型。Lato (2012) 使用三維激光雷達(dá)LiDar和攝影測(cè)量模型自動(dòng)測(cè)繪巖石的不連續(xù)性。Havaej (2015) 在他的博士論文《Characterisation of High Rock Slopes using an Integrated Numerical Modelling -Remote Sensing Approach》中，使用攝影測(cè)量法描述巖石的不連續(xù)性，產(chǎn)生邊坡3D點(diǎn)云，然后從3D點(diǎn)云產(chǎn)生網(wǎng)格，最后把網(wǎng)格輸入到邊坡穩(wěn)定數(shù)值模型3DEC中。Zhao (2016) 在他的碩士爐溫中，基于無人機(jī)拍攝的圖像，通過地面激光掃描和攝影測(cè)量對(duì)巖石不連續(xù)性進(jìn)行測(cè)量和建模，識(shí)別巖坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并提出了一種線性露頭檢查的半自動(dòng)方法。Tannant (2017) 使用三維攝影測(cè)量模型辨識(shí)出階梯狀平面滑移面和破壞面的形狀是由不連續(xù)點(diǎn)定義的，進(jìn)而進(jìn)行了階梯式平面滑移面上的平移性巖石滑坡特征和分析。
展開 巖石及土的分類知識(shí)講解，你會(huì)分辨了嗎？
全風(fēng)化.強(qiáng)風(fēng)華.中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖
全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：巖石風(fēng)化完全，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，原巖結(jié)構(gòu)清晰，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,巖芯呈堅(jiān)硬土狀
強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙極為發(fā)育，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手折易斷
中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、塊狀，局部短柱狀，敲擊聲啞
強(qiáng).中.微砂礫巖
強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：
巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手捏易碎，巖石強(qiáng)度低，節(jié)理裂隙較發(fā)育，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）
中風(fēng)化砂礫巖：
組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀，少量塊狀。碎塊狀，巖質(zhì)稍硬，敲擊聲啞，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）
微風(fēng)化砂礫巖：
組織結(jié)構(gòu)基本未變，巖石節(jié)理、裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀-長(zhǎng)柱狀，局部塊狀，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，敲擊聲脆，且不易擊碎，RQD=95
展開 生成數(shù)條裂紋，用插入cohesive單元做二維巖石切削 ￥30
# 采用插入Cohesive單元生成多裂紋開展二維巖石切削模擬的必要性
在二維巖石切削數(shù)值模擬中，采用**插入Cohesive單元法生成多裂紋**是精準(zhǔn)刻畫切削過程中巖石損傷、裂紋萌生-擴(kuò)展-貫通及碎屑形成的核心技術(shù)手段，其必要性可從力學(xué)機(jī)理表征、數(shù)值計(jì)算精度、工程適用性三個(gè)維度展開分析。
從力學(xué)機(jī)理層面看，巖石切削本質(zhì)是刀具與巖石接觸區(qū)的應(yīng)力集中引發(fā)的脆性斷裂過程，伴隨多條微裂紋的萌生、擴(kuò)展與貫通。Cohesive單元基于**內(nèi)聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）**，可通過定義牽引-分離準(zhǔn)則，精準(zhǔn)描述巖石材料的斷裂過程：?jiǎn)卧獌?nèi)部應(yīng)力達(dá)到粘結(jié)強(qiáng)度前，表現(xiàn)為彈性變形；應(yīng)力超過閾值后，單元?jiǎng)偠韧嘶殡S能量耗散，直至單元失效形成裂紋。相較于傳統(tǒng)的脆性開裂模型（如最大主應(yīng)力準(zhǔn)則），Cohesive單元能夠同時(shí)表征巖石的**張開型（Ⅰ型）、滑開型（Ⅱ型）及混合型裂紋擴(kuò)展**，完美契合切削過程中多裂紋的復(fù)雜擴(kuò)展模式，而直接通過網(wǎng)格劃分預(yù)設(shè)裂紋的方法無法模擬裂紋的動(dòng)態(tài)萌生過程，難以反映真實(shí)切削機(jī)理。
從數(shù)值計(jì)算精度層面分析，插入Cohesive單元法可實(shí)現(xiàn)多裂紋的自主演化與相互作用。在二維切削模型中，刀具擠壓巖石會(huì)在刃口前方形成應(yīng)力集中區(qū)，同時(shí)在切削面下方產(chǎn)生次生裂紋，多條裂紋的擴(kuò)展路徑相互影響，最終決定碎屑形態(tài)與切削力波動(dòng)特征。Cohesive單元可預(yù)先嵌入巖石基體網(wǎng)格的薄弱面（如顆粒邊界、層理面）或全域分布，當(dāng)局部應(yīng)力滿足斷裂準(zhǔn)則時(shí)，單元自動(dòng)失效形成裂紋，無需人為預(yù)設(shè)裂紋路徑，有效避免了預(yù)設(shè)裂紋帶來的主觀性誤差。此外，Cohesive單元的剛度退化過程可平滑模擬裂紋擴(kuò)展的能量耗散，解決了傳統(tǒng)有限元模擬中裂紋擴(kuò)展時(shí)的網(wǎng)格畸變與計(jì)算不收斂問題，提升了切削力、裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算精度。
展開 使用 Petrel 進(jìn)行巖石物理分析 ￥8
MP4 |視頻：h264、1920x1080 |音頻：AAC，44.1 KHz，2通道
級(jí)別：中級(jí) |類型： 在線學(xué)習(xí) |語言：英文 + 字幕 |持續(xù)時(shí)間： 38 講座 （ 3h 41m ） |大小： 3 GB
初學(xué)者指南
學(xué)習(xí)內(nèi)容
Petrel
巖石物理評(píng)價(jià)
井相關(guān)性
Petrel 自動(dòng)化
要求
巖石物理學(xué)或地層評(píng)估
知識(shí) 已安裝 Petrel 軟件
描述
在本課程中，您將學(xué)習(xí)如何使用 Schlumberger Petrel 軟件對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的巖石物理分析。這對(duì)已經(jīng)學(xué)習(xí)過巖石物理學(xué)和/或地層評(píng)估課程的本科生和新畢業(yè)生最有用。 在這個(gè)詳細(xì)的巖石物理學(xué)課程中，與Petrel一起掌握巖石物理分析。 學(xué)習(xí)如何在幾分鐘內(nèi)瀏覽領(lǐng)先的石油和天然氣行業(yè)軟件 - Petrel。使用真實(shí)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行練習(xí)使用宏一鍵執(zhí)行巖石物理分析（附贈(zèng)視頻）了解如何在 2D 和 3D 窗口上可視化油井?dāng)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)測(cè)井和創(chuàng)建井頂?shù)募记伞１菊n程首先重溫一些巖石物理學(xué)概念，以便您在處理實(shí)際項(xiàng)目數(shù)據(jù)之前快速上手，在那里您將首先學(xué)習(xí)如何導(dǎo)航 Petrel 的界面，然后再進(jìn)行測(cè)井關(guān)聯(lián)和巖石物理特性的估計(jì)。在完成“正常過程”之后，您將在課程的最后部分學(xué)習(xí)使用自動(dòng)宏的快捷方式。這就是業(yè)內(nèi)專業(yè)人士用來加快工作速度的方法。本課程非常適合具有巖石物理學(xué)和地層評(píng)估背景的初學(xué)者。視頻清晰易懂。該數(shù)據(jù)集可用于練習(xí)。課程先決條件：巖石物理學(xué)或地層評(píng)估的背景知識(shí)Petrel 軟件安裝在兼容的計(jì)算機(jī)上。在本課程結(jié)束時(shí)，學(xué)生將能夠：與 Petrel 合作進(jìn)行良好的對(duì)數(shù)關(guān)聯(lián)。估計(jì)巖石物理參數(shù)，例如孔隙度和滲透率以及測(cè)井日志中的水飽和度。繪制可用流體分布 使用 Petrel 繪圖.單擊執(zhí)行所有巖石物理計(jì)算。
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全風(fēng)化.強(qiáng)風(fēng)華.中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖
全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：巖石風(fēng)化完全，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，原巖結(jié)構(gòu)清晰，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,巖芯呈堅(jiān)硬土狀
強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙極為發(fā)育，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手折易斷
中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、塊狀，局部短柱狀，敲擊聲啞
強(qiáng).中.微砂礫巖
強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：
巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手捏易碎，巖石強(qiáng)度低，節(jié)理裂隙較發(fā)育，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）
中風(fēng)化砂礫巖：
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全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：巖石風(fēng)化完全，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，原巖結(jié)構(gòu)清晰，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,巖芯呈堅(jiān)硬土狀
強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙極為發(fā)育，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手折易斷
中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、塊狀，局部短柱狀，敲擊聲啞
強(qiáng).中.微砂礫巖
強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：
巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手捏易碎，巖石強(qiáng)度低，節(jié)理裂隙較發(fā)育，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）
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微風(fēng)化砂礫巖：
組織結(jié)構(gòu)基本未變，巖石節(jié)理、裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀-長(zhǎng)柱狀，局部塊狀，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，敲擊聲脆，且不易擊碎，RQD=95
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全風(fēng)化.強(qiáng)風(fēng)華.中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖
全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：巖石風(fēng)化完全，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，原巖結(jié)構(gòu)清晰，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,巖芯呈堅(jiān)硬土狀。
強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙極為發(fā)育，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手折易斷 。
中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、塊狀，局部短柱狀，敲擊聲啞。
強(qiáng).中.微砂礫巖
強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手捏易碎，巖石強(qiáng)度低，節(jié)理裂隙較發(fā)育，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）。
中風(fēng)化砂礫巖：組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀，少量塊狀。碎塊狀，巖質(zhì)稍硬，敲擊聲啞，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）。
微風(fēng)化砂礫巖：組織結(jié)構(gòu)基本未變，巖石節(jié)理、裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀-長(zhǎng)柱狀，局部塊狀，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，敲擊聲脆，且不易擊碎，RQD=95。
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展開 基于LSDYNA巖石爆破模擬建模分析
巖石材料模型
巖石材料選用Johnson-Holmquist模型，該模型適合在大應(yīng)變，高應(yīng)變率和高壓力條件下使用，巖石的等效強(qiáng)度與壓力，應(yīng)變率和損傷有關(guān)，巖石材料通過在k文件中添加*MAT_ADD_EROSION關(guān)鍵字來定義巖石的抗壓強(qiáng)度和失效主應(yīng)力為巖石失效判據(jù)，使得巖石當(dāng)抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定值或者單元主應(yīng)力達(dá)到設(shè)定值時(shí)即失效，從而模擬巖石爆破失效。
2. 炸藥材料參數(shù)
炸藥材料模型采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN,采用JWL狀態(tài)方程進(jìn)行爆轟壓力計(jì)算：
式中：P—爆轟壓力；E—炸藥爆轟產(chǎn)物的內(nèi)能；V—爆轟產(chǎn)物的相對(duì)體積；A，B，R1，R2，ω—所選炸藥的性質(zhì)常數(shù)。
選取的炸藥材料及狀態(tài)方程參數(shù)如下表所示。
表3炸藥材料及狀態(tài)方程參數(shù)
密度
/g·cm-3
爆速/cm·us-1
爆壓/GPa
A
/GPa
B
/GPa
R1
R2
ω
E
/GPa
1.26
0.55
3.43
321.9
0.182
4.2
0.8
0.15
3.51
3. 模型建立
通過hm建立有限元網(wǎng)格模型，總體網(wǎng)格模型如下圖所示，主要包含四部分：空氣，炸藥，堵塞，巖石，其中前兩者采用ALE多物質(zhì)單元，巖石和堵塞為lag網(wǎng)格。巖石與堵塞定義為面面接觸。
有限元網(wǎng)格模型如下圖所示：
模型總體示意圖
有限元俯視網(wǎng)格模型
采用反向耦合裝藥，建模模型為1/2模型，除頂部自由面外的其他三個(gè)面施加無反射邊界條件，采用關(guān)鍵字*BOUNDARY_NON_REFLCTION，所有模擬數(shù)值單位均采用：cm-g-us，此單位制下，力的單位是N，應(yīng)力單位為Mbar(即Mpa)。
2.
展開 巖石及土的分類知識(shí)講解，你會(huì)分辨了嗎？
全風(fēng)化.強(qiáng)風(fēng)華.中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖
全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：巖石風(fēng)化完全，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，原巖結(jié)構(gòu)清晰，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,巖芯呈堅(jiān)硬土狀
強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙極為發(fā)育，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手折易斷
中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂質(zhì)：組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、塊狀，局部短柱狀，敲擊聲啞
強(qiáng).中.微砂礫巖
強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：
巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯呈半巖半土狀，碎塊狀，塊狀巖芯手捏易碎，巖石強(qiáng)度低，節(jié)理裂隙較發(fā)育，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）
中風(fēng)化砂礫巖：
組織結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀，少量塊狀。碎塊狀，巖質(zhì)稍硬，敲擊聲啞，礫石成分主要為石英砂巖，礫徑一般0.5-2cm，大者5cm(10cm)，磨圓度差，呈棱角狀、次棱角狀（或磨圓度好，呈亞圓-渾圓狀）
微風(fēng)化砂礫巖：
組織結(jié)構(gòu)基本未變，巖石節(jié)理、裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短柱狀-長(zhǎng)柱狀，局部塊狀，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，敲擊聲脆，且不易擊碎，RQD=95
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