光面爆破技术是生产实践中发展较成熟的一项爆破技术,采用该法爆破的特点是开挖面光滑平整,围岩稳定性受爆破扰动而下降的程度较低,从而可提高爆破施工的质量,实现更安全、经济和科学的爆破开挖。 目前,在光面爆破设计与施工中,均未考虑主爆孔先爆造成光爆层岩石损伤对光面爆破参数的影响。在高强度岩石中,由于这种损伤的影响不明显尚能获得较好的光面爆破效果;然而,在低强度岩石中,却难以获得较好的光面爆破效果。事实上,在低强度岩石中光面爆破的效果往往较差,出现爆破超挖。原因主要是:主爆孔爆破对光爆层岩石造成较大程度的损伤,使岩石的力学性质参数发生较大变化,而光面爆破设计与施工中未考虑这种损伤效应,结果造成单孔装药量偏大,岩石受到过度破坏出现超挖。 运用断裂力学和损伤力学方法对光面爆破的成缝机理进行了理论分析,推导出了的考虑主爆孔爆破对光爆层损伤后,岩石的光面爆破参数。 数值模拟技术作为一种对现实世界研究的有力手段,已在深入认识岩石爆破现象及产生机理、提高爆破理论研究水平、指导工程设计和工程实践方面发挥出了重大的作用。应用动力有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,结合工程实际,对损伤参数的各种计算方法进行了比较,采用试验方法研究了岩石爆前、爆后力学参数的变化,确定了损伤参数的量化值。将爆炸荷载简化为三角形荷载,岩体按弹塑性体考虑,模型简化为二维平面问题,对不考虑损伤的光面爆破过程和考虑损伤的光面爆破过程进行了数值模拟,并对考虑损伤时不同的光爆孔距和抵抗线进行了模拟,比较各模型中不同的有效应力后。得出:在保持孔壁爆炸压力、炮孔直径、抵抗线不变的条件下,考虑损伤影响时可加大光面爆破的炮孔间距,且对炮孔间距不应大于15.5倍的炮孔直径:在保持孔壁爆炸压力、炮孔直径、孔距不变的条件下,考虑损伤影响时可加大光面爆破的抵抗线,且抵抗线不应大于21倍的炮孔直径。根据模拟结果进行参数调整,实际工程中取光爆孔间距为13倍炮孔直径,抵抗线取20倍的炮孔直径,取得了较好的效果,说明了采用数值分析方法研究爆破参数的可行性。