[发明专利]基于质点振动速度的岩石爆破块度分析方法

说明书

本发明公开了一种基于质点振动速度的岩石爆破块度分析方法，该分析方法包括以下步骤：S1，将初始试探值导入三维台阶爆破数值计算几何模型，获得计算振动曲线；S2，比较计算振动曲线与实测振动曲线的误差是否小于R％，S3，将步骤S2中得到的合适的岩石动力学参数代入三维台阶爆破数值计算几何模型，导出三维台阶爆破数值计算几何模型中各个节点三个方向爆破振动速度，通过历时法筛选出各个节点振动速度的最大值PPV；S4，计算临界振动速度PPV₀；S5，根据PPV与PPV₀的关系，计算爆破块度的大小S6，根据步骤S5计算的爆破块度对应的岩石动力学参数实施爆破。本发明可以考虑炸药性能、装药结构、岩体参数等诸多因素，比传统方法有着更高的预测精度，尤其是能够对细颗粒进行预测和分析。

技术领域

本发明涉及一种砂石矿山、水利水电工程、交通等技术领域的一种岩石爆破块度分析方法，特别是涉及一种基于质点振动速度的岩石爆破块度分析方法。

背景技术

矿山、水利水电工程、交通等领域的岩体开挖广泛采用工程爆破技术。随着我国基础建设的不断发展，工程爆破技术应用越来越广泛，对爆破技术的要求也越来越高。爆破块度是评价爆破效果的最重要的指标之一，爆破块度直接影响了后续工序-铲装、运输、二次机械破碎等，直接影响了生产成本和工程效率。如何准确预测岩石爆破块度，对于优化开挖程序和爆破设计有着重要意义。

在工程实践中最广泛使用的爆破块度预测模型是Kus-Ram模型和Swebrec模型。这些传统的爆破块度预测模型都是一些经验模型，形式简单，参数单一，无法考虑装药结构、起爆方式、炮孔延时、临空面条件等因素，在实际工程应用时，往往有很大的误差。目前国际上已普遍认识到岩石破裂和质点振动速度之间存在密切关系，学者们也尝试建立爆破块度和质点振动速度之间的联系。现有的离散元软件计算效率低下，而且网格或颗粒的大小直接影响了计算结果，尤其是无法对细颗粒进行有效的预测。因此需要一种计算效率高，精度良好，可以预测细颗粒含量的爆破块度分析方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于质点振动速度的岩石爆破块度分析方法。

本发明基于爆破振动质点振动速度的爆破块度高效预测方法，主要原理如下：

应变张量的分量与任何时刻t的相对位移有关，选择两个不共面的微小间距的附加点A(x_a,y_a,z_a)和B(x_b,y_b,z_b)，有如下方程,

如果PPV向量的方向余弦(n,m,l)是已知的，有以下独立方程：

以上方程(即三维台阶爆破数值计算几何模型)表明PPV与最大三维动态应变有关，d_T是波形的持续时间。上面的方程表明，PPV与两个相邻点之间最大可能的相对位移d_T有关。

爆炸荷载作用下，根据岩石强度准则，新形成的裂纹缺陷数量服从以下分布：

式中：P_n0和P₁都是岩石材料常数/参数；P_s是材料在荷载作用下的拉伸应力；P_n0是材料裂纹成核的临界压力。

将质点振动速度用PPV代替，令由可以得到基于爆破质点峰值振动速度的块度分布预测方法：

式中：x₀是岩体初始块度，由岩体初始节理确定。

根据岩石拉伸破坏的极限应变值反算临界振动速度PPV₀，在平面波条件下有：