基于波速场反演的爆破损伤区范围界定研究

岩体爆破损伤区范围的量化界定对于爆破作用下地下工程围岩稳定性评价、基岩开挖损伤控制等具有重要意义。基于多模板快速行进法(multistencils fast marching methods,MSFM)与同步迭代重建技术(simultaneous iterative reconstructive technique,SIRT),提出一种基于波速场反演定量确定岩体爆破损伤区范围的方法。通过对比反演所得波速场与已知波速场模型,验证所提方法的有效性。使用自主研发的OpenFDEM有限-离散元求解器进行爆破、波速测量模拟,采用自编程后处理程序处理波形数据,对爆破后模型的波速场进行重建。结合现行规范中岩体损伤表征的波速变化率判据,对比分析波速场中不同波速变化率区域与爆生裂纹区域。使用爆破损伤程度不同的区域等效半径与爆破孔半径之比,量化爆破损伤的范围。分别以波速变化率10%与15%作为岩体爆破轻微损伤以及完全损伤的阈值,爆破轻微损伤区及爆破损伤区等效半径与爆破孔半径之比分别为11.86与7.2左右。随着爆破荷载的增加,不同程度损伤区的形状逐渐变得不规则,等效半径增大。研究结果可为现场爆破损伤区范围的确定提供参考。