基于非連續(xù)變形分析方法的爆破荷載下不同類(lèi)別巖體的動(dòng)力響應(yīng)

江 巍，程圣國(guó)，馮 強(qiáng)

(三峽大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443002)

爆破是工程巖體開(kāi)挖的常見(jiàn)手段，20世紀(jì)60年代以來(lái)爆破技術(shù)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但爆破帶來(lái)的不利影響問(wèn)題(如洞室安全[1]、邊坡穩(wěn)定[2]、近區(qū)民居破壞[3]等)也愈發(fā)明顯。隨著爆破理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬已經(jīng)成為分析爆破產(chǎn)生不利影響的重要手段，動(dòng)力有限元[4]、離散元[5]、有限差分法[2]等多種計(jì)算方法被引入該領(lǐng)域并取得了一定的研究成果。

采用連續(xù)數(shù)值計(jì)算方法分析爆炸荷載的效應(yīng)時(shí)將工程巖體視為均一介質(zhì)，這與巖體中廣泛存在裂隙和節(jié)理的實(shí)際情況并不相符[6]，而且對(duì)于爆炸荷載作用過(guò)程中，巖體結(jié)構(gòu)面的張開(kāi)拉裂、塊體飛散等動(dòng)態(tài)過(guò)程，采用不連續(xù)數(shù)值計(jì)算方法更為合適。非連續(xù)變形分析(discontinuous deformation analysis，DDA)方法是石根華先生提出的用于統(tǒng)一分析塊體系統(tǒng)靜力和動(dòng)力行為的不連續(xù)數(shù)值方法[7]，關(guān)于其有效性和正確性Mac Laughlin等[8]已經(jīng)對(duì)1986—2006年的相關(guān)工作做了全面的綜述。該方法在巖土工程領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的研究與應(yīng)用，但是在模擬工程巖體中的爆破問(wèn)題方面則剛剛起步，如朱傳云等[9]進(jìn)行了臺(tái)階爆破的仿真模擬，劉紅巖等[10]進(jìn)行了爆破漏斗形成過(guò)程模擬等。

對(duì)于工程巖體爆破振動(dòng)引起的不利影響，主要通過(guò)考察工程區(qū)巖體的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行衡量。工程巖體根據(jù)巖體質(zhì)量常劃分為不同類(lèi)別，本文以非連續(xù)變形分析方法為工具，對(duì)不同類(lèi)別的巖體在爆破荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值研究，分析巖體振動(dòng)的相關(guān)參數(shù)(起振時(shí)間、峰值振速)隨距離的變化特征，為爆破的控制提供技術(shù)依據(jù)。……