高放废物地质处置切缝药包定向爆破技术研究

基于切缝药包定向断裂技术,详细研究了切缝药包在巷道爆破中的爆发过程及其破坏原理;并结合高放废物地质处置爆破工程的特殊性(围岩损伤要求尽可能的小),论述了甘肃北山坑探设施BET项目,设计了切缝药包定向爆破的参数。并从理论上分析了高放废物地质处置工程定向断裂爆破岩石破坏的起裂及破坏判据,其采用动态力学参数(动抗压强度、动抗拉强度、动态弹性模量、动泊松比、动断裂韧性、动应力强度因子等)对该破坏判据进行了刻画。进一步的,在同一巷道掌子面情况下,于不同左、右帮部位置处,实施了切缝药包爆破试验,发现在采用切缝药包的右帮位置处,光面爆破效果良好,并且在切缝药包处的围岩损伤范围与爆破振动速度均较普通药包情况下的损伤范围小,验证了通过上述方法计算得到的爆破参数是合理的,切缝药包技术应用于高放废物地质处置工程是可取的。需指出的是,钻爆施工涵盖多种不同的爆破参数,影响因素众多,该文爆破试验获取的爆破数据仅仅是对切槽药包定向断裂爆破在高放废物地质处置工程的初步探索,该研究可对后续工程开挖提供相应的试验数据与理论支撑,其对于深部地下工程的爆破开挖有一定的理论指导意义。

爆破荷载作用下地表沉陷数值模拟

根据某矿区的生产地质条件,利用3DMineFLAC3D准确、快速的建立了FLAC3D三维塌陷区模型。模拟岩石开挖过程中的应力分布、位移场和塑性区。从力学角度分析了爆破振动荷载作用对地表塌陷的影响。指出爆破振动荷载是诱发地表沉陷的主要因素,并从多个岩体破坏判据验证了地表的塌陷。

考虑循环爆破效应的Hoek-Brown弹塑性损伤模型及其工程应用

针对钻爆法开挖隧道围岩损伤区数值计算方法的不足,建立考虑循环爆破效应的Hoek-Brown(以下称H-B)弹塑性损伤模型并给出数值解法。首先,根据疲劳损伤理论推导了中远场循环爆破累积损伤演化公式,将爆破损伤与应力重分布造成的塑性损伤进行耦合,建立基于广义H-B准则的岩石弹塑性损伤模型;其次,利用完全隐式的应力回映算法和算子分离法给出上述损伤模型的数值解法;最后,将该模型应用于大连地铁工程的围岩稳定性分析当中,通过现场声波测试验证了循环爆破累积损伤演化公式,并对研究断面的位移值和损伤区分布特性进行计算。结果表明:循环爆破累积损伤演化公式能够较好的表达循环爆破作用下岩体损伤的演化规律,同时所建弹塑性损伤模型可以反映不同爆破次数下围岩损伤区的分布特性,比传统方法更具有优势,对工程安全设计具有较好的指导作用。