关键词:
预裂爆破
JH-2本构模型
石灰岩
参数标定
数值模拟
裂纹扩展
摘要:
石灰岩在预裂爆破中因其特殊的力学与结构特性,常面临裂纹扩展难以控制、爆破损伤累积效应复杂及边坡稳定性难以预测等工程难题,为实现高精度模拟,研究引入Johnson-Holmquist II(JH-2)损伤本构模型,开展了石灰岩预裂爆破的数值模拟与现场预裂爆破研究。首先,参考已有文献数据,系统标定了适用于一般石灰岩的JH-2模型全套参数,涵盖强度、损伤、状态方程等关键变量;其次,通过与HJC和RHT模型的对比验证,揭示了JH-2模型在描述爆炸荷载下岩石裂纹扩展、分区破坏及自由面反射拉伸效应等方面的理论优势;进而,建立精细化三维数值模型,模拟了不同孔距(0.9~1.3 m)与不耦合装药条件(药径32、45、70 mm)对裂纹扩展路径与损伤区演化的影响规律,数值计算得到孔距1.0~1.1和药径32mm预裂效果最好。在此基础上,依托平陆运河工程开展现场预裂爆破,验证了数值模型的可靠性,并确定出最优参数组合:孔径110 mm、孔距1.0 m,研究结果表明:合理的不耦合系数与孔距能有效引导能量用于形成连续预裂面,控制保留岩体损伤,显著提升边坡成形质量。标定的石灰岩JH-2参数和孔距、不耦合装药为石灰岩预裂爆破的精细化设计提供了理论支撑与工程参考。