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金属矿山 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (4): 154-.

• 矿山爆破 • 上一篇    下一篇

二氧化碳相变爆破作用下含节理岩体的裂纹扩展 数值模拟

李嘉伟1,2,3 郑永香1,2,3 王 伟1,2,3 牛庆合1,2,3,4 尹 超1,2,3 李亚东1,3,5 姚明宇1,2,3   

  1. (1. 道路与铁道工程安全保障教育部重点实验室,河北 石家庄 050043;2. 河北省金属矿山安全高效开采技术创新中心, 河北 石家庄 050043;3. 石家庄铁道大学土木工程学院,河北 石家庄 050043;4. 核资源与环境国家重点实验室, 江西 南昌 330013;5. 中铁华铁工程设计集团有限公司苏州设计院,江苏 苏州 215011)
  • 出版日期:2025-04-16 发布日期:2025-05-16

  • Online:2025-04-16 Published:2025-05-16

摘要: 为探究CO2 相变致裂技术对节理岩体的破裂效应,通过新型CO2 相变致裂器爆破试验获取了致裂管内 部动态压力曲线,并基于LS-DYNA 平台建立数值模型,对比研究了常规致裂器、新型致裂器及弹头型致裂器3 种工况 下节理充填状态、节理长度、节理厚度及爆源距离对岩体破裂的影响机制,重点观测了应力波传播特征、裂纹扩展路 径及穿透节理长度等关键参数。通过裂纹与节理交界区域有效应力分布特征的系统分析,揭示了不同致裂器对节理 裂纹扩展的作用规律。研究表明:相较于充填节理,无充填节理对裂纹抑制作用更为显著;随着节理长度减小、厚度增 加及与爆源距离增大,裂纹抑制效应呈现增强趋势。新型致裂器较常规型可产生更均匀的裂纹分布和更强的岩体冲 击效应,其弹头改进结构能有效引导裂纹扩展方向,促进次生裂纹网络的形成,显著提升岩体渗透性能。研究为CO2 相变致裂技术在裂隙岩体中的工程应用提供了理论依据。

关键词: CO2 相变致裂 节理 爆破增渗 裂纹扩展 有效应力