爆炸载荷下工程岩体累积损伤弱化效应及其失稳灾变机制

爆破是矿山开采、隧道（巷道）开挖、地下硐室建设等岩体工程必不可少的施工手段。爆炸载荷引起的工程岩体损伤导致失稳灾变现象屡见不鲜，岩体损伤累积导致宏观失效过程并不是某一次爆破作用的结果，而是多次爆破作用造成的，其内在机制与演化规律异常复杂，成为制约预防工程岩体动力失稳灾害的主要瓶颈。本项目以频繁爆破诱发工程岩体累积损伤弱化效应及其失稳灾变过程为研究对象，拟通过岩体爆破损伤试验，运用声波测试方法和数值模拟相结合的研究手段，对频繁爆破作用下的工程岩体失稳灾变机制进行科学研究。具体内容包括：探索多次爆破作用下岩体累积损伤弱化过程的非线性演化特性；基于Hoek-Brown强度准则，建立岩体爆破损伤劣化本构模型及验证；对爆炸载荷下工程岩体失稳灾变过程进行FLAC3D数值仿真。本项目旨在揭示岩体爆破累积损伤弱化效应及其对围岩动力稳定性的影响特征，为有效预防爆破引起的工程岩体失稳灾害奠定理论与技术基础。

本项目紧紧围绕爆炸载荷下工程岩体累积损伤弱化效应及其失稳灾变机制的科学问题开展研究，旨在探讨工程岩体在循环爆炸载荷下失稳破坏现象的机制和规律。首先，在江西理工大学爆破实验室进行了混凝土循环爆破加载损伤试验，成功再现了循环爆破开挖下工程岩体累积损伤弱化现象，研究了巷道围岩在掏槽眼、崩落眼和周边眼等不同循环爆破作业下的累积损伤弱化过程的非线性演化特性和破坏特征，为循环爆破作业下巷道围岩累积损伤弱化机制分析提供了试验依据；基于Hoek-Brown强度准则，建立爆破损伤弱化因子与岩体声波速度之间的内在联系，以爆破损伤弱化因子表征岩体损伤劣化程度，建立了工程岩体爆破损伤劣化本构模型；以荡坪钨矿矿柱回采时采空区的动力稳定性分析为例，应用FLAC3D对矿山频繁爆破生产条件下工程岩体的动力稳定性问题进行三维数值仿真分析，通过应力场、损伤场与位移场等的演化特性，揭示了循环爆破作业下工程岩体的失稳灾变机制；综合分析物理试验和数值模拟结果，探索了岩体爆破累积损伤弱化效应对工程岩体动力稳定性的影响特征，为频繁爆破作业下工程岩体的支护设计和稳定性评价提供依据。研究成果对有效预防因矿山开采、隧道开挖或地下硐室建设等频繁爆破作业引发的工程岩体失稳灾变，具有重要的指导意义。