張鳳鵬¹，彭建宇¹，范光華¹，李邵軍²，李元輝¹

(1.東北大學金屬礦山安全開采教育部重點實驗室，遼寧 沈陽  110819；2.中國科學院武漢巖土力學研究所巖土力學與工程國家重點實驗室，湖北 武漢  430071）

摘  要：本文考慮不同應力條件和巖體節理屬性，對靜應力作用下含有長節理和局部短節理花崗巖的爆破破巖機制進行研究，探討靜應力、節理位置和充填介質物性等因素對爆破效果的影響。首先，在節理間充填彈性弱介質和空氣兩種情況下研究半無限長節理面反射拉伸破壞效應和端部衍生翼裂紋擴展特性；之后，在不同靜應力作用下，改變爆源與節理間的距離，研究長節理面反射效應對爆破裂紋擴展的影響規律；最后，在保持節理近端與爆源距離和節理長度不變的情況下，研究短節理端部衍生翼裂紋產生、擴展的規律。通過比較表明，當節理充填介質時，節理面的反射拉伸破壞作用弱于不充填情況，而前者的端部翼裂紋發育明顯比后者充分；長節理阻斷了爆破主裂紋的擴展，節理面反射拉伸應力波產生的拉裂紋與爆破主裂紋耦合貫通在爆源與節理之間，巖體內產生密集裂紋網，改善了該區域巖體的破碎效果，但隨爆源與節理之間距離的增大以及靜應力增高，這種破巖效應逐漸消失；入射角對節理端部衍生翼裂紋的產生與擴展影響顯著，而靜應力對翼裂紋起抑制作用。

關鍵詞：靜應力；巖體爆破；節理；LS-DYNA；裂紋擴展；入射角

Mechanism of rock fracturesinduced by blastingunderdifferentpre-compressive stress conditions and joint properties

ZHANG Fengpeng¹,PENG Jianyu¹,FAN Guanghua¹,LI Shaojun^2*,LI Yuanhui¹

(1. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Liaoning Shenyang 110819, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, ChineseAcademy of Sciences, Hubei Wuhan 430071, China)

Abstract：The fracture mechanism of granite induced by blasting are studied taking into account the different static stress conditions and properties of rock joints that is related to the long and local short joints. Some effects, such as static stress, location of the joint, filling material properties and incident angle of blast stress wave were discussed and analyzed. First, it has been studied that the extension failure effect due to reflection along the semi-infinite joint plane and wing crack propagation characteristics at the end of the joint under the condition that with filling elastic weak material and air. Subsequently, testings were performed with the different the static stress condition, meanwhile, with changing the distance between source of blasting and joint, to determine the the influence of reflection of the stress waves from the long joint plane on blasting crack propagation.Finally, maintaining the joint length and the distance between the proximal of the joint and blasting source, the wing cracks by diffracted stress wave at short joint tips under different incident angle were studied as well. It was shown that the reflection tensile failure near surface of joint with filling material is weaker than that of joint un-filling, but the wing cracks at the former tip are developing richer than the latter. The long joint blocks the propagation of the crack of resulting from the blasting, the extension cracks induced by the reflection stress wave and main crack produced the dense crack mesh, which improves the crushing effect. This effect disappeared when the distance enlarges or the static stress increases. The generation and propagation of wing cracks is influenced significantly by incident angle, and the wing cracks are restrained under high prestressing.

Key words：static stress; joint; rock blasting; LS-DYNA; crack propagation; incident angle

0  引  言

近些年，我國深部金屬礦山開采、西部水利水電與交通工程大規模建設，由于構造活動強烈、地質條件復雜、地應力高，深部工程安全開挖（開采）過程中的爆破破巖機制是需要弄清的關鍵科學問題之一。深部巖體往往處于較高的地應力環境中，開挖爆破過程是巖體在高靜應力和爆炸動應力聯合作用下的復雜破裂過程。高應力條件下巖體爆破問題日益受到國內外學者重視^[1-7]，人們采用實驗、理論分析和數值模擬等方法對高靜應力巖體爆破過程進行研究，探討靜應力對爆炸應力波傳播、裂紋起裂、擴展以及爆破參數設計的影響。一些學者采用平面模型研究垂直炮孔截面內爆生裂紋的擴展規律，Ma等^[4]基于Johson-holmquist材料模型，采用LS-DYNA軟件研究了應力加載速率、單向靜應力場以及節理對爆破的影響。Donze等^[5]采用離散元研究了爆炸應力波波峰壓應力、頻率對裂紋擴展速度和長度的影響，以及單向靜應力作用下裂紋區形狀。Yilmaz等^[6]基于Mohr-Coulomb破壞準則，采用FLAC^3D模擬了柱狀藥包爆破過程，研究了爆炸應力加載速率、靜應力和側壓力系數等對爆破裂紋區的影響，結果表明破裂區形狀受靜應力場側壓系數影響顯著。戴俊等^[7]以柱裝藥爆破漏斗理論為基礎，對高地應力巷道崩落爆破標準漏斗形成進行研究，認為靜應力對巷道掘進爆破起抑制作用，使爆破漏斗體積減小。眾多研究成果表明^[4-8]：最大主應力方向是爆破裂紋擴展的主導方向，高靜應力抑制爆破裂紋擴展，使破壞區出現明顯方向性。此外，開挖爆破應力波以及高地應力瞬態卸載動態效應誘發的圍巖損傷及破壞問題也受到工程界的重視，李建春等^[9]通過分析隧洞周邊應力波的反射與折射效應引起的質點振動速度和應力分布規律預測隧洞穩定性。盧文波等^[10]的研究結果表明，高應力巖體在爆破開挖過程中，爆炸荷載和地應力瞬態卸載所誘發的圍巖損傷程度和范圍均隨地應力量級的提高而顯著增大，損傷區分布隨著側壓力系數的增大而向應力集中區發展。

巖體中含有大量節理、裂隙等缺陷，破壞了巖體的完整性，導致巖體力學參數劣化，使爆破破巖問題變得更復雜，含節理巖體的爆破問題同樣受到眾多學者的關注^[11-16]。楊風威^[11]利用離散元軟件UDEC模擬了應力波在含傾斜節理巖體中的傳播過程，計算了透射系數和反射系數，分析了波型轉換規律。楊鑫等^[12]應用有機玻璃材料研究人工裂隙與爆源距離對爆炸裂紋擴展的影響。胡榮^[13]應用PMMA材料研究了爆炸動載荷作用下應力波入射角對裂紋起裂及擴展影響規律。劉際飛^[14,15]等采用相似材料實驗研究了節理走向對爆炸應力波傳播以及預裂爆破中裂紋貫穿性的影響。Zhu^[16]等利用ANSYS AUTODYN 2D研究了圓柱狀巖體內爆破動態裂紋的擴展過程，探討了局部節理厚度及其填充物（土和空氣）對爆破效果的影響。

然而，上述研究中很少涉及靜應力作用下節理巖體爆破方面的內容。LS-DYNA是通用的顯式動力分析軟件，適合求解爆炸等非線性動力學問題，被廣泛應用于巖體爆破數值分析中^[4,17]。為此，本文利用LS-DYNA軟件對不同靜應力作用下含節理花崗巖爆破過程進行模擬，研究靜應力和節理位置對爆破效果的影響規律。

1  計算模型

1.1 計算幾何模型

節理對爆破效果的影響主要表現為兩方面：一是應力波在節理面處發生反射，應力波由入射壓應力波轉化為反射拉伸波，在節理與炮孔間形成反射拉伸裂紋區；二是應力波在節理端部形成翼裂紋區，類似于波的衍射效應。基于上述情況，我們將節理按長度及其與炮孔的相對位置劃分為無限長節理、半無限節理和短節理：當節理長度遠大于炮孔直徑，爆破過程中節理兩端部均不出現翼裂紋的節理為無限長節理，簡稱長節理；當節理長度遠大于炮孔直徑，爆破過程中節理一端出現翼裂紋而另一端不出現的節理為半無限節理；節理長與炮孔直徑為同一數量級，兩端均出現翼裂紋的節理為短節理。

本文主要研究靜應力與爆破動應力聯合作用下節理的反射拉伸特性和端部翼裂紋擴展特征，為此建立了含長節理幾何模型和含短節理幾何模型進行計算分析。

1.1.1 含長節理巖體爆破模型

取含節理垂直藥柱的矩形區域為研究對象，所建模型見圖1a。模型尺寸為60d×60d，炮孔直徑d=5 mm，位于巖石中心，在距炮孔中心為R處設置一條寬度為0.1d、平行右側邊界的節理；模型左側、底側采用位移約束，右側施加垂直節理面的靜應力σ₀；模型四周邊界均施加無反射邊界條件，消除人為邊界反射波對結構動響應的影響。采用4節點四邊形單元進行離散，炸藥與巖石之間、巖石與節理之間共用節點，總單元數為180880，總節點數為183071，其中巖石單元數為179980，炸藥單元數為600，節理單元數為300。

1.1.2 含半無限長節理巖體爆破模型

所建模型見圖1b，與圖1a比較表明，圖1b只是將圖1a中長節理換成半無限長節理，其它條件均相同。將炮孔和節理端連線與節理的夾角α定義為應力波入射角。仍然采用4節點四邊形單元進行離散，總單元數、總節點數以及炸藥單元數均與長節理相同，巖石單元數為180080，節理單元數為200。

1.1.3 含短節理巖體爆破模型

取含短節理垂直藥柱的矩形區域為研究對象，所建模型如圖1c所示。模型尺寸50d×50d，炮孔直徑d=5 mm，位于模型左下角，局部節理長8d，厚度為0.1d，節理面平行上、下邊界面，節理近端與炮孔中心的距離為R。將炮孔和節理近端連線與節理垂線的夾角α定義為應力波入射角。模型左側、底側采用位移約束，右側施加垂直邊界的靜應力，四周邊界均施加無反射邊界條件。為了分析入射角α對爆破裂紋產生與擴展的影響，本文建立7組含局部短節理巖體的爆破模型，α分別取0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，R=16d。采用4節點四邊形單元進行離散，炸藥與巖石之間、巖石與節理之間共用節點，總單元數為96724，總節點數為97447，其中巖石單元數為96286，炸藥單元數為388，節理單元數為50。

1.2  炸藥狀態方程

本文模擬TNT炸藥在花崗巖中的爆破過程。LS-DYNA軟件能夠模擬高能炸藥的爆轟過程，炸藥起爆后，任意時刻爆源內一點的壓力采用JWL狀態方程模擬^[17-19]：

                                                                    (1)

                                                                    (2)

                                                                    (3)

式中，p為爆炸壓力（Pa）；F為炸藥化學能釋放率；D為炸藥爆速（m/s）；A_emax和v_e分別為炸藥最大橫截面積和體積；t，t₁分別為當前時間和炸藥內一點的起爆時間（s）；p_eos為炸藥的爆轟壓（Pa）；V為相對體積；E_V為內能參數（Pa）；A、B、R₁、R₂、ω為常數。具體炸藥參數見表1。

1.3  巖體材料模型

本文采用雙線性隨動硬化模型作為巖體的彈塑性屈服模型，屈服應力與應變率的關系為^[17]：

                                                                                                                                                                                     (4)

                                                                                                                                                                                     (5)

式中，為初始屈服應力（Pa）；為應變率（s^-1）；C和P為Cowper-Symonds應變率參數，對于花崗巖取C=2.5s^-1和P=4.0；β為硬化參數；E_P為塑性硬化模量（Pa）；E₀為楊氏模量（Pa）；E_tan為切線模量（Pa）；為巖體有效塑性應變，由下式定義：

                                                                     (6)

                                                                     (7)

式中，t為發生塑性應變累計時間（s）；為巖體塑性應變偏量分量。

爆破過程中粉碎區采用Mises屈服破壞準則：

                                                                                                                                                                                     (8)

而裂紋區采用拉伸破壞準則：

                                                                                                                                                                                     (9)

                                                                                                                                                                                    (10)

式中，為巖體中任一點的Mises有效應力（Pa）；σ_t為爆破產生的拉應力（Pa）；σ_cd和σ_td分別為巖體的單軸動態抗壓強度和抗拉強度（Pa），與靜態強度的關系取為^[19]：

                                                                                                                                                                                   (11)

式中，σ_c和σ_t0分別為巖體的單軸靜態抗壓強度和抗拉強度（Pa）。

1.4  節理及其填充介質

節理對爆破裂紋擴展的影響與節理兩側巖體性質、節理內填充介質、節理厚度等因素有關，節理厚度越大、節理內填充介質物性與兩側巖體物性差異越大，節理影響越明顯^[11,16,20]。本文主要研究節理長度和相對位置、巖體內初應力對爆破效果的影響，故取節理厚度為0.1d且保持不變，節理充填介質為軟巖，并假設爆破過程中節理充填介質不發生破壞。

本文對含節理花崗巖爆破過程進行模擬，花崗巖及節理材料參數見表2。

 2  數值模擬結果及分析

2.1 半無限節理節理面反射及端部效應分析

本文首先研究在炸藥爆炸動應力作用下半無限節理端部衍生翼裂紋擴展特征和節理面反射拉伸破壞效應，幾何模型如圖1b所示。分別以表2中節理材料和空氣（不填充）兩種介質填充節理，探討充填物以及炮孔與節理之間的距離對爆破破壞效果的影響。由于空氣模型參數較多，當節理不填充時，建模過程中在節理面間加入接觸單元，本文以圖1b中α=45°為例進行分析，具體結果見圖2。

圖2給出了R=5d時節理不填充（圖2a）、填充（圖2b）和R=10d時節理填充（圖2c）三種工況的節理面反射拉伸破壞狀況和端部衍生翼裂紋擴展狀況。結果表明：無論節理填充與否，節理面處均出現平行界面的反射拉伸裂紋，并與爆炸產生的徑向放射裂紋相互作用，在炮孔與節理面之間形成裂紋密集破壞區。由于節理的幾何不對稱性，受反射拉伸效應的影響，裂紋區有由節理端部沿節理面向外擴展的趨勢。比較圖2a和圖2b的結果表明，節理間無填充（空氣）時反射拉伸破壞嚴重，是因為該情況下爆炸應力波幾乎全部在節理面處反射形成拉伸波，而節理內充填介質后，爆炸應力波一部分透過節理面進入到節理外側的巖體內繼續向外傳播，只有部分反射形成拉伸波，節理內充填的弱介質性能與巖體越接近，反射拉伸效應越弱、透射波比重越大^[11,20]。為了簡化計算，本文接下來的研究中將節理材料假定為線彈性材料，不考慮因爆破作用導致充填材料開裂與損傷引起的性能弱化，因此，得到的結論是反射拉伸破壞的下限、透射波引起破壞的上限。比較圖2a和圖2b結果還可以看出，兩種情況均出現了端部衍生翼裂紋，當節理內充填介質時，由于透射波較強，端部區域巖體在透射波和繞射波的共同作用下翼裂紋擴展更顯著。但當節理與炮孔間距離增加到R=10d時（圖2c），盡管節理內有充填介質，翼裂紋仍然消失了，節理面處的拉伸破壞效應也明顯減弱，可見，隨距離R增大，節理的影響減弱并會逐漸消失。

楊鑫等^[12]應用有機玻璃薄板爆破實驗研究了半無限人工裂隙與爆源距離對爆炸裂紋擴展的影響，實驗結果見圖3。結果表明：當節理（填充介質是空氣）與炮孔距離較近時，反射拉伸裂紋與徑向裂紋貫通形成爆炸空腔，端部出現翼裂紋（圖3a-b）。隨距離增大，盡管出現了爆炸空腔，但拉伸破壞效應減弱，翼裂紋消失（圖3c）。數值模擬中，節理與炮孔距離較近時，徑向裂紋與反射拉伸裂紋貫通形成空腔；距離較遠時，翼裂紋消失。可見本文結果與文獻[12]的實驗效果吻合，說明本方法能夠很好地模擬爆破過程中節理面的反射拉伸破壞效應以及端部翼裂紋擴展特征。

接下來本文分別以長節理為例（圖1a）研究節理面處反射拉伸破壞規律和靜應力的影響，以局部短節理為例（圖1c）研究節理端部衍生翼裂紋的產生與擴展規律和靜應力的影響。

2.2 節理面反射拉伸效應分析

本文以長節理、靜應力垂直節理面情況為例（圖1），對節理面反射拉應力波引起巖體拉伸破壞效應和靜應力對裂紋擴展影響進行研究。

2.2.1 節理與炮孔間距對爆破裂紋擴展影響分析

為了研究節理位置和靜應力對爆破效果的影響，本文模擬了R/d分別5、10、15、20、25以及σ₀分別為0、5、10、20、30、40 MPa幾種情況下含一條長節理花崗巖內爆破裂紋擴展過程，計算模型見圖1a。

圖4給出了R =10d的巖體爆破裂紋擴展過程。從圖中可以看出，炸藥爆炸后，爆炸應力波均勻向四周傳播（圖4a），當應力波遇到節理后，入射應力波分化為反射拉伸波和透射壓應力波，應力值在節理面處出現了不連續，反射拉伸應力波使節理內側巖體產生裂紋并向炮孔方向擴展，拉裂紋與徑向裂紋交匯貫通，在節理內側附近形成裂紋密集區。透射波繼續在巖體內傳播（圖4b），透射波沒有在節理外側巖體內產生新裂紋，可見，節理阻斷徑向裂紋的進一步擴展（圖4c）。

圖5給出了R不同時爆破完成后巖體內形成的裂紋分布圖形。結果表明：只有距離較小情況下少量爆炸主裂紋穿透了節理，但擴展長度較小（圖5a），隨著距離增大，節理完全阻斷了爆炸主裂紋的擴展，但節理面處產生的反射拉伸應力波使爆源與節理間的巖體破壞程度明顯加強，改善了該區域的爆破破巖效果（圖5b, c）。節理的反射拉伸破壞效應隨R/d增大而逐漸減弱，當R達到15d以上時，節理對爆破的影響消失（圖5d, e）。

2.2.2 靜應力對爆破裂紋擴展影響分析

將爆破過程中節理處出現反射拉伸裂紋的爆源與節理間最大距離定義為極限距離R_u，即當R>R_u時，節理的反射拉伸破壞效應將消失。圖6給出了R/d=15時反射拉伸區隨靜應力變化的規律，可見隨靜應力增大，反射拉伸破壞區形狀并未發生明顯變化，只是垂直靜載荷方向的尺寸略有減小，導致反射拉伸破壞區的面積不斷減小，但極限距離R_u并未因靜應力增大而減小。

2.3  節理端部衍生翼裂紋擴展特性分析

應力波在節理面處的反射和透射特性與入射角、節理面兩側材料物性、入射應力波波長及頻率密切相關，關系復雜，既包含反射、透射波，還出現橫、縱波形的轉變^[11,20]。本文以含短節理巖體爆破為例（圖1c），探討節理與炮孔相對位置和靜應力對節理端部翼裂紋產生與擴展的影響，為此文中在保持節理長度、厚度和充填物不變的前提下，模擬了靜應力σ₀分別為0、10、20、30和40 MPa，入射角α分別為0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°，共35中工況的爆破過程，具體結果見圖7和圖8，其中，炮孔與節理近端距離均為R=15d。

圖7給出了入射角α=30°、σ₀=20 MPa時巖體的爆破過程。可見，當應力波傳播遇到短節理時，在節理兩端部出現應力集中，同時改變了炮孔與節理近端巖體內的應力分布（圖7b）。翼裂紋首先在節理遠端產生并向外擴展（圖7b）。近端翼裂紋出現略晚，出現后向炮孔方向擴展，與徑向放射裂紋交匯貫通，形成新的裂紋分布網（圖7c）。

2.3.1 入射角對節理端部衍生翼裂紋擴展影響分析

應力波入射角是影響節理衍生翼裂紋產生與擴展的主要因素^[13-15]，現以不施加靜應力情況為例，進一步探討入射角對節理巖體爆破的影響。圖8a1-g1給出了靜應力為0時的爆破裂紋圖樣，結果表明節理兩端均出現衍生翼裂紋。近端翼裂紋向爆源方向擴展，與徑向放射狀裂紋相互貫通，不同程度地改善了節理與炮孔間巖體的破碎效果。遠端翼裂紋向背離炮孔方向發展，隨著入射角的改變，擴展路徑出現明顯差別：α在0-15°之間時，爆生徑向裂紋、節理以及兩端翼裂紋貫穿成一字型裂紋（圖8a1、b1）；α在30-75°之間時，遠端衍生翼裂紋發生分叉擴展形成較大的新生裂紋區，稱之為節理誘導破巖區，α=60°時誘導破巖區裂紋分布均勻，面積最大（圖8c1-f1）；α接近90°時，節理影響明顯減弱，成為節理影響弱化區（圖8g1）。胡榮等^[13]通過有機玻璃薄板爆破實驗研究了入射角對爆炸裂紋擴展的影響，具體結果見圖9。由于文獻中節理填充介質是空氣，本文節理充填介質為軟巖，雖然翼裂紋產生與擴展趨勢與本文結果基本一致，但由于節理處應力波的反射與透射效應存在差異，使得本文中節理兩端的翼裂紋擴展范圍比較大，且分叉效應明顯。

上述結果表明，爆破設計時可通過優化炮孔布置方式和位置，通過調整入射角實現不同的爆破目的：入射角較小時（0°最佳），有利于炮孔間裂縫貫通，提高光面爆破、預裂爆破的效果^[14,15]；入射角在30-75°之間時（60°最佳），可充分利用節理的誘導破巖效應，擴大破巖范圍，提高爆破效率；入射角接近90°時，節理能夠有效屏蔽徑向裂紋的擴展，減小節理外巖體的損傷^[16]。

2.3.2 靜應力對衍生翼裂紋影響分析

從圖8可以看出，在入射角相同的情況下，隨著靜應力由0增加到40 MPa，爆生徑向裂紋區面積逐漸較小，但徑向裂紋條數增加，密度增大，說明靜應力增大使爆炸能量消耗更集中于炮孔周圍較小范圍內，使該區域巖體破碎更充分，但爆破量減少，也降低了爆破對周圍巖體的損傷。而靜應力對節理衍生翼裂紋產生與擴展的影響更復雜，且與入射角密切相關：與無靜應力情況比較，當σ₀=10 MPa時，同一節理產生的翼裂紋區面積明顯減小，α=60°和75°兩種節理近爆源端的翼裂紋消失（圖8e2, f2），α=90°節理的雙側翼裂紋均消失（圖8g2）；當σ₀=20 MPa時，遠端翼裂紋的分叉基本消失，裂紋近似線型，α=75°節理的雙側翼裂紋均消失（圖8f3）；當σ₀=30 MPa時，α=45°節理近端翼裂紋消失（圖8d4）；當σ₀=40 MPa時，α=30°節理近端翼裂紋消失（圖8c5），α=60°節理的雙側衍生裂紋均消失（圖8e5）。但入射角較小時（α=0-15°），靜壓應力對由徑向裂紋、節理和翼裂紋貫通形成的近似一字型裂紋的擴展影響不明顯，研究表明^[8]，最大主應力方向是爆破裂紋擴展的主導方向，因此，當入射角較小時靜應力對節理衍生的一字型翼裂紋有促進作用。上述結果表明，在深部高靜應力情況下，可根據巖體內節理分布狀況和地應力水平進行爆破設計，適當提高炸藥單耗，減小孔網參數，以取得預期破巖效果。

3  結論

本文對不同靜應力作用下含有長節理和局部短節理花崗巖的爆破過程進行了數值模擬研究，在節理充填物為軟巖介質的情況下，得到以下結論：

(1)將節理充填介質作為線彈性材料，不考慮因爆破作用導致充填材料開裂與損傷引起的性能弱化，得到的結論是反射拉伸破壞的下限、透射波引起破壞的上限。

(2) 長節理阻斷了爆炸主裂紋的擴展，但節理面處產生的反射拉伸應力波使爆源與節理間的巖體破壞程度明顯加強，改善了該區域的爆破破巖效果。節理的反射拉伸破壞效應隨爆源與節理距離R增大而逐漸減弱，當R達到極限距離時，節理對爆破的影響消失，反射拉伸破壞區面積隨靜應力增大而減小。

(3)節理端部衍生翼裂紋明顯影響爆破效果：當入射角小于30°時，爆生徑向裂紋、節理和翼裂紋貫通形成一字型裂紋，有利于光面爆破、預裂爆破的裂紋形成與貫通；當入射角在30-75°之間時，節理端部衍生翼裂紋分叉效應明顯，導致爆破破壞區明顯增大。因此，根據巖體內節理產狀與分布規律合理布置炮孔，充分發揮短節理對裂紋的衍生誘導作用，提高爆破效率。

(4)靜應力對節理巖體爆破影響顯著：一方面使爆破主裂紋區的面積減小；另一方面抑制了節理端部翼裂紋的產生與擴展，只有當入射角較小時，靜應力對一字型翼裂紋的產生與擴展起促進作用。因此，在高靜應力情況下，需提高炸藥單耗，減小孔網參數，才能取得預期破巖效果。

參考文獻:

[1]  FENG X T,HUDSON J.Rock engineering design[M].Leiden:CRC Press/Balkema,2011.

[2]  JUNG W J,UTAGAVA M,OGATA Y,et al.Effects of rock pressure on crack generation during tunnel blasting[J].Japan Explosives Society.2001,62(03):138-146.

[3]  SAHARANM R and MITRI H.Destress blasting as a mines safety tool:some fundamental challenges for successful applications[J].Procedia Engineering,2011,26:37–47.

[4]  MA GW,AN X M.Numerical simulation of basting-induced rock fractures[J].International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences,2008,45:966–975.

[5]  DONZE FV,BOUCHEZ J,MAGNIERS A.modeling fractures in rock blasting[J].International Journal of Rock Mechanicsand Mining Sciences,1997,34(08):1152-1163.

[6]  YILMAZ O,UNLU T.Three dimensional numerical rock damage analysis under blasting load [J].Tunnelling and Underground Space Technology,2013,38:266-278.

[7]  戴俊,錢七虎.高地應力條件下的巷道崩落爆破參數[J].爆炸與沖擊,2007,27(03)：272-277.

[8]  肖正學,張志呈,李端明.初始應力場對爆破效果的影響[J].煤炭學報,1996,21(05):497 -501.

[9]  LI J C,LI H B,MA G W,et al.Assessment of underground tunnel stability to adjacent tunnel explosion[J].Tunnelling and Underground Space Technology,2013,35:227-234.

[10]  LU W B,YANG J H,YAN P,et al.Dynamic response of rock mass induced by the transient release of in-situstress[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2012,53:129-141.

[11]  楊風威,李海波,李建春,等.斜入射線彈性節理應力波傳播特征的數值模擬[J].巖土力學,2013,5(03):901-907.

[12]  楊鑫,蒲傳金,唐雄,等.人工裂隙對爆炸裂紋擴展影響的試驗研究[J].爆破,2014,31(02):26-31.

[13]  胡榮,朱哲明,胡哲源,等.爆炸動載荷下裂紋擴展規律的實驗研究[J].巖石力學與工程學報,2013,7(32):1476-1481.

[14]  劉際飛,璩世杰.預裂爆破中節理走向角度對預裂縫貫通性的影響[J].金屬礦山,2014,(04):6-11.

[15]  劉際飛,璩世杰.節理走向角度對爆炸應力波傳播影響的試驗研究[J].爆破,2014,31(02):57-66.

[16]  ZHU Z M,MOHANTY B,XIE H P.Numericalinvestigationofblastinginducedcrackinitiationandpropagationinrocks[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,2007,44:412–424.

[17]  LS-DYNA keyword user's manual[P].California:Livemore Software Technology Corporation,2003.

[18]  LIU L,KATSABANIS P D.Development of a continuum damage model for blasting analysis[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,1997,34(02):217-231.

[19]  夏祥,李海波,李俊如,等.巖體爆生裂紋的數值模擬[J].巖土力學,2006,27(11):1987-1991．

[20]  李夕兵.論巖體軟弱結構面對應力波傳播的影響[J].爆炸與沖擊,1993,4(05):334-342.