基于流固耦合的隧道定向爆破周边孔仿真分析

基于流固耦合的隧道定向爆破周边孔仿真分析

1背景及意义

  岩石爆破技术广泛应用于边坡开挖、隧道掘进和矿产开采等领域，如何有效进行爆破，减少岩石损伤，降低成本，达到理想效果，是目前迫切需要解决的问题。利用LS-DYNA软件对隧道掘进周边孔定向爆破裂纹贯通机理进行数值仿真，对于揭示爆破破岩机理、提高隧道光面爆破效果、推动科技创新应用具有重要实际意义。

2有限元模型的建立

2.1模型描述

  周边孔布置聚能药包，炮孔直径为80mm，聚能管为pvc材料。炮孔布置及聚能药包如图1、2所示。

                                                                    图1 周边孔布置图

                                                                    图2 聚能药包示意图

2.2建模分析

  岩石，炸药，pvc管，空气都采用solid164实体单元，单层网格建模。炸药、空气、pvc管采用ALE算法，岩石采用lagrange算法。岩石与炸药、空气、pvc管之间的相互作用采用流固耦合的方法，通过*constrained_lagrange_in_solid来实现。

3结果分析

  岩石应力云图及周边孔裂纹开展如下图所示。

                                                                     图3 应力云图                         

 图4 裂纹开展