隧道定向爆破周边孔仿真:流固耦合技术解析



1背景及意义

岩石爆破技术广泛应用于边坡开挖、隧道掘进和矿产开采等领域,如何有效进行爆破,减少岩石损伤,降低成本,达到理想效果,是目前迫切需要解决的问题。利用LS-DYNA软件对隧道掘进周边孔定向爆破裂纹贯通机理进行数值仿真,对于揭示爆破破岩机理、提高隧道光面爆破效果、推动科技创新应用具有重要实际意义。



2有限元模型的建立

2.1模型描述

周边孔布置聚能药包,炮孔直径为80mm,聚能管为pvc材料。炮孔布置及聚能药包如图1、2所示。

图片1.png

图1 周边孔布置图



图片2.png

图2 聚能药包示意图



2.2建模分析

岩石,炸药,pvc管,空气都采用solid164实体单元,单层网格建模。炸药、空气、pvc管采用ALE算法,岩石采用lagrange算法。岩石与炸药、空气、pvc管之间的相互作用采用流固耦合的方法,通过*constrained_lagrange_in_solid来实现。



3结果分析

岩石应力云图及周边孔裂纹开展如下图所示。

图片3.png

图3 应力云图                        



图片4.png

图4 裂纹开展

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