基于损伤-虚拟张拉裂纹模型的地下爆炸围岩破坏规律研究

作者：程树范; 叶阳; 曾亚武; 高睿^*

来源：爆炸与冲击, 2022, 42(05): 172-184.

• 抗爆硐室
• 节理单元
• HJC模型
• 空腔解耦

地下硐室作为爆炸危险物的隐蔽贮藏空间，有潜在的内爆炸风险。为研究内爆炸作用下硐室围岩的动态响应机制，提出了一种基于岩石HJC (Holmquist-Johnson-Cook)模型和节理内聚力单元的损伤-虚拟裂纹模型。分析了模拟方法的可靠性，并在此基础上，通过多物质ALE算法对球形硐室内爆炸过程进行数值模拟，分析了围岩损伤范围和分区破坏规律。研究表明：插入内聚力单元弥补了HJC模型无法模拟低静水压力下张拉破坏的不足，且尺寸效应易于处理。模拟方法同时考虑了岩体内张拉裂纹的扩展和岩石材料的塑性损伤，能够真实地反映岩石破坏的全过程。以红砂岩为例，根据数值模拟结果，填实(耦合装药)爆炸时围岩分区破坏规律明显，破碎区比例半径为0.26 m/kg1/3、裂隙区比例半径为0.47 m/kg1/3。随着硐室尺寸的增大，空气的间隔作用可以减小爆炸荷载对围岩的损伤作用，比例半径达到0.52 m/kg1/3时，可以实现爆炸荷载的完全解耦。

• 单位
  武汉大学; 建筑工程学院