Page 149 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 康普林，等： 考虑药包爆破动-静时序作用的漏斗形成机理 第 5 期

1.0 P1 1.0 P1
P2 P2
P3 P3
0.8 0.8
P4 P4
P5 0.6 P5
v/(m·s −1 ) P7 v/(m·s −1 ) P7
P6
0.6
P6
P8
P8
0.4
P9 0.4 P9
0.2 0.2
0 0
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
t/ms t/ms
(a) P wave (b) S wave
图 6 波形监测图
Fig. 6 Waveform monitoring diagram
2.3 建立爆破漏斗模型
为分析爆破漏斗的形成过程，建立二维离散元爆破漏斗模型，如图 7 所示。模型左侧及顶底部设置
无反射边界，当应力波传播到边界时颗粒以速度 v 振动，施加反向的边界力 F，降低应力波反射引起的
b
误差，右侧不设置边界条件，模拟爆破自由面；模型尺寸为 3.5 m×7.0 m（宽×高），共生成 38 880 个颗粒，最
小粒径尺寸为 10 mm，颗粒粒径比为 1.66；药包采用耦合装药，装药直径为 38 mm，埋深 0.6 m；在炮孔左
侧每隔 0.8 m 处设置监测点 1～3，监测各点速度的变化。

3.5 m

0.6 m

F v b 3 2 1 7.0 m

图 7 PFC 爆破漏斗计算模型
Fig. 7 Calculation model of blasting crater by PFC

2.4 施加爆炸载荷
(1) 爆炸应力波

药包爆炸后，产生的爆炸应力波作用在炮孔壁颗粒上，根据式 (2) ～(3) 拟合应力波波形，颗粒受到
3
力（F ）的作用向四周扩散，如图 8 所示。矿山采用的炸药为 2 号岩石乳化炸药，密度为 1 300 kg/m ，爆速
p
为 4 000 m/s [39] ，因此，p =5.11 GPa。但在离散元模拟中，载荷施加在颗粒的中心，相较于炮孔尺寸，颗粒
i
的半径不可忽略，施加在炮孔壁颗粒上的载荷需要根据式 (4) 进行折减，炮孔壁颗粒的中心距起爆位置
的距离分布在 1.5R ～2.8R 范围内，取平均值 2.15R ，衰减指数公式取正号，岩石的泊松比为 0.32，故 p =
0
0 0 b
0.77 GPa。

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