【技术实现步骤摘要】
一种层状软岩爆破数值模拟方法
：本专利技术涉及隧道施工领域，具体是涉及一种层状软岩爆破数值模拟方法。
技术介绍
：隧道施工时掘进机使用并未得到很大推广，即大部分隧道掘进采用钻爆法。软岩隧道开挖后，应力重新分布超过围岩自身强度而产生的塑性变形以及在地下水及施工水的作用下，岩石中的吸水性矿物与水反应产生膨胀会导致软岩的大变形，同时爆破开挖对围岩的扰动也在一定程度上加剧了软岩的大变形。随着新奥法在隧道工程设计施工中的广泛应用，为充分利用围岩自承能力，要求施工中尽量减少爆破对围岩的扰动，降低对预留岩体的破坏作用。当炸药在岩体中爆炸时，部分能量用于破碎待开挖岩体，而剩余部分能量以热能、振动应力波、空气冲击波形式传递给周围岩体，造成周围岩体或结构的振动和损伤，从而使围岩的力学性能劣化。这种劣化在地层压力作用下，会使其损伤进一步演化，加之软岩隧道围岩自身强度不足，因而在动荷载作用下更易产生过大的塑性变形，进而加剧围岩大变形。如何控制这种软岩爆破之后的轮廓面是软岩隧道掘进亟需解决的问题。因岩体爆破理论的发展和计算机仿真技术的出现，岩...
【技术保护点】
1.一种层状软岩爆破数值模拟方法，其特征是：步骤1：建立整体岩石模型，在适当位置划分部分区域为层状软岩；在整体岩石模型基础上建立炮孔模型，其炮孔装药结构视情况而定；/n步骤2：将整个模型划分成很多小单元，需提前设置网格粗细程度，即进行单元的尺寸设置，每个材料类型划分的网格尺寸大小不一；/n步骤3：通过对现场掘进隧道整体岩石及出现的层状软岩物理力学性质进行测试实验得到基本物理力学参数，选择恰当的岩体材料模型，同时赋予模型各岩石参数；/n步骤4：赋予炸药、空气适用于实际工程算法，算法各个参数需视情况而定；最后通过数值模拟后处理软件进行计算求解，进行后处理得到整体爆破效果，分析出...
【技术特征摘要】
1.一种层状软岩爆破数值模拟方法，其特征是：步骤1：建立整体岩石模型，在适当位置划分部分区域为层状软岩；在整体岩石模型基础上建立炮孔模型，其炮孔装药结构视情况而定；
步骤2：将整个模型划分成很多小单元，需提前设置网格粗细程度，即进行单元的尺寸设置，每个材料类型划分的网格尺寸大小不一；
步骤3：通过对现场掘进隧道整体岩石及出现的层状软岩物理力学性质进行测试实验得到基本物理力学参数，选择恰当的岩体材料模型，同时赋予模型各岩石参数；
步骤4：赋予炸药、空气适用于实际工程算法，算法各个参数需视情况而定；最后通过数值模拟后处理软件进行计算求解，进行后处理得到整体爆破效果，分析出方案不足之处，为原方案进行改进；
进一步，通过点线面定义体，将整个模型的平面四点确定，四点位置需大于炮孔爆炸影响范围，通过炮孔的装药结构及长度确定适合于本模拟的岩体高度，建立整体岩石模型；层状软岩区域可设置在炮孔上方、下方以及炮孔所在区域，设置的区域需根据实际情况而定，即实际隧道爆破掘进中，层状软岩位置在周边孔何处，则数值模拟中层状软岩区域需设定在周边孔何处；炮孔间距初取值可根据经验公式（1）选取，炮孔装药形式采用不耦合间隔装药，装药参数可先根据经验选取（当炮眼直径在35～45mm时，其不耦合系数在1.0～1.5），观察最终的爆破结果，再对其装药结构参数进行调整；
式中：a为周边孔间距；d为炮孔直径；
进一步，划分网格材料模型三种，即整体岩样、层状软岩区域、炮孔区域，炮孔附近的网格相对密集，边界部分相对稀疏；层状软岩区域划分网格与整个岩体划分的网格尺寸大小需不一样，因要观察层状软岩中力的变化过程及损伤范围，将层状软岩区域网格划分较之于整体岩体尺寸小，损伤破坏过程才能看的较为清晰；
进一步，整体岩石模型采用经典的*MAT_Johnson_Holmquist_Concret模型，该模型能够较为准确的描述混凝土或岩石材料在动荷载作用下的大变形，其强度以规范化等效应力可表述为式（2）；
；（2）式中：
—标准化等效应力；
—无量纲静水压力（P为单元静水压力）；
—无量纲应变率；
A、B、C、N—规范化内聚力强度、规范化压力硬化系数、应变率系数、压力硬化指数；D—损伤因子，见式（3）；
；
（3）式中：—塑性应变增量；—体积应变增量；—材料断裂的塑性应变；、—材料能够承受的规范化最大拉伸静水压力；、—损伤常数；
由于层状软岩的材料性质难...
【专利技术属性】
技术研发人员：弯晓林，韦猛，徐立新，王泽林，隋丰年，蒋绪鹏，王海峰，黄鑫，刘阔，秦方杰，
申请(专利权)人：中铁十九局集团华东工程有限公司，中铁十九局集团第二工程有限公司，成理科技成都股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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