切槽定向断裂控制爆破可使岩石沿特定的方向破裂,裂纹方向性好,产生的经济效益非常明显。因此研究切槽定向断裂控制爆破的爆破机理及相关参数,具有十分重要的意义。由于在深埋地下洞室中,某些结构(如岩锚梁等)的爆破开挖要求在比较精细的尺度上进行施工,对保留岩体的保护要求较高,因此,有必要对爆破施工进行控制,使其沿着预定的方向定向断裂,从而达到控制周围岩体损伤在一定范围之内的目的。本文以白鹤滩地下厂房岩锚梁切槽爆破开挖工程为背景,为分析切槽爆破成缝机理,及爆破参数改变对切槽爆破效果影响等内容,建立了多切槽孔准二维平面应变模型,以显式动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA为模拟运算工具,详细计算了在动载作用下槽孔周围及双孔连心线上岩体的动态应力分布与变化规律,并运用断裂力学及损伤力学理论分析切槽爆破动态成缝机理,探讨爆破参数变化对切槽爆破效果的影响。在白鹤滩现场实施岩锚梁切槽爆破试验,通过考察现场岩锚梁切槽爆破的实际效果及对围岩进行超声波测试,对切槽爆破的成效及损伤机理进行研究。主要得出以下成果:(1)通过数值模拟分析单个切槽孔和双切槽孔爆破过程,研究切槽爆破切槽口起裂的特征及炮孔周边岩体中应力变化过程。结果表明,在切槽爆破过程中,炮孔壁上岩体的应力分布是不均匀的,在切槽口具有应力集中的效应。由于切槽的结构特点,使得切槽爆破时,周围岩体在两炮孔连心线上最容易发生破坏并贯通成缝,从而达到定向断裂的爆破效果。双切槽孔爆破模型的情况下,在两炮孔连心线中心位置发生了应力波叠加作用,产生的应力远大于其他未叠加的位置,这为两炮孔在连心线上贯通创造了有利条件。(2)通过已选用的材料模型参数及流固耦合的计算方法,在双切槽孔爆破模型的基础上设置三种不耦合系数及炮孔间距,模拟不同爆破参数情况下,切槽爆破的效果。模拟分析结果显示,不耦合系数K=3.6时,爆破断裂成缝效果最好,且对保留岩体损伤最小。不耦合系数越大,对保留岩体的保护作用越好,炮孔断裂成缝效果越好。但不耦合系数太大,不但不经济,而且药包在炮孔中较难掌握。由于切槽孔的结构优势,可以适当增大炮孔间距,减小爆破施工成本,但是,过大的炮孔间距会导致达不到切槽爆破效果的后果。因此,在实际切槽爆破开挖施工过程中,可根据试验成果及结合现场施工条件选取合理的爆破参数。(3)在白鹤滩水电站地下厂房岩锚梁切槽爆破开挖工程进行现场试验,通过分析切槽爆破后的结果,表明切槽爆破能够达到岩锚梁要求的定向断裂、精细爆破、岩面完整、损伤较小、块度适中、对周围环境影响较小等效果。(4)对切槽爆破试验进行岩体超声波测试,分析数据结果显示,圆孔爆破对保留岩体的累积损伤作用较强,对围岩的安全稳定造成一定的威胁,而切槽爆破对保留岩体的累积损伤作用较小,对围岩的安全稳定具有一定的优势。基于多次爆破对岩体的累积损伤导致的直接结果就是围岩岩体力学参数的劣化的理论,本文提出了与声波速度相关的岩体强度参数计算公式,并通过在试验中测试得到的超声波数据进行分析验证,与工程实际具有较好的一致性,说明了本文所提出公式的合理性及适用性。