[发明专利]一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法

权利要求书

1.一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、针对不同最大段装药量Qx、Qx+1···Qy的爆破炮次，在场地开展爆破振动测试，针对每个炮次获取距爆源R1、R2...Rn米处质点峰值振动速度的实测值v_测，然后采用萨道夫斯基公式进行回归分析，得到场地爆破振动衰减规律；

步骤二、针对不同最大段装药量Qx、Qx+1···Qy的爆破炮次分别开展爆前、爆后的声波测试，所述声波测试包括单孔和跨孔超声波测试，绘制爆前爆后声波波速变化率k随钻孔深度H的变化关系曲线，选定声波波速变化率k为10％时对应的深度为损伤深度h，由所述关系曲线确定损伤深度h；

步骤三、采用显式动力有限元程序软件AUTODYN建立分析模型，计算最大段装药量为Qx时，距爆源R1米处质点峰值振动速度V的模拟值；

步骤四、将最大段装药量为Qx时对应的质点峰值振动速度实测值v_测和模拟值v_模进行比较，当v_测和v_模的差值小于阈值时执行步骤五，否则重新执行步骤三；

步骤五、通过数值模拟，计算不同最大段装药量工况下岩体的损伤特征并绘制损伤云图，根据损伤云图确定损伤深度，同时计算出距爆源R1米处质点峰值振动速度，综合声波测试结果和爆破振动监测结果，建立距爆源R1米处质点峰值振动速度随爆破损伤深度的变化规律；

步骤六、将现场实际段装药量Q₀带入上述步骤一所述爆破振动衰减规律中，得到距爆源R1米处质点峰值振动速度V₀，将所述质点峰值振动速度V₀带入步骤五所述质点峰值振动速度随爆破损伤深度的变化规律中，从而预测使用该药量造成的爆破损伤深度。

2.根据权利要求1所述一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法，其特征在于，所述岩体的爆破方式包括台阶爆破和预裂爆破。

3.根据权利要求1所述一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法，其特征在于，所述跨孔超声波试验，具体是通过以下方式进行：

在爆区中心区域选择5个爆孔兼做声波孔，声波孔深度比爆孔设计深度超深2-3米，选择中心爆孔作为发射孔，选择所述发射孔周边4个爆孔作为接收孔，4个所述接收孔到发射孔的距离相等。

4.根据权利要求1所述一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法，其特征在于，所述步骤一中，获取距爆源R1、R2···Rn米处质点峰值振动速度的实测值的具体步骤为：

在距爆源R1、R2···Rn米处各布置一台三向速度传感器，所述三向包括垂直方向、水平径向和水平切向，每台三向速度传感器与振动信号记录仪相连，爆后将所述信号记录仪与计算机相连，通过计算机读取并分析记录仪拾取的振动信号。

5.根据权利要求1所述一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法，其特征在于，所述步骤二中，通过单孔和跨孔超声波测试得到基岩爆前声波波速值，然后将声波孔孔底超深部分填塞细沙至装药设计标高，装填炸药实施爆破，在爆后清渣完毕并清除声波孔孔底填塞物后，进行爆后声波实验，得到相应爆前各测点基岩声波波速值，并由此绘制爆前爆后声波波速变化率随深度的变化关系曲线。

6.根据权利要求1所述一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法，其特征在于，所述步骤三中采用显式动力有限元程序软件AUTODYN建立分析模型的具体步骤包括，分别建立炸药和岩石单元，岩石材料本构模型选用RHT材料模型，该模型选用的材料参数包括：密度、剪切模量、体积模量、压缩强度和压缩应变率指数，其值由现场和室内试验确定；乳化炸药和空气材料状态方程分别采用标准JWL状态方程和线性多项式状态方程；模型边界条件采用Flow_out无反射边界。

7.根据权利要求1所述一种预测核电工程岩体爆破损伤深度的方法，其特征在于，所述步骤五中通过数值模拟计算不同最大段装药量工况下岩体损伤特征的具体步骤包括，计算爆炸荷载作用下岩石累计塑性应变∑Δε_P，以及岩石材料破坏时的塑性应变ε_p，failure，在此基础上定义损伤量D，并绘制损伤云图，其中ε_p，failure≥ε_f，min，ε_f，min为材料破坏时的最小塑性应变。