羅 憶 ，李新平 ，徐鵬程 , ，董 千，洪吉松

（1.武漢理工大學(xué) 道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070；2.武漢理工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430070；3.中國(guó)電力建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100069）

1 引 言

在當(dāng)前水電工程、礦山開采、交通工程和核電基礎(chǔ)工程中，巖石開挖仍廣泛采用爆破方法。爆破開挖雖然經(jīng)濟(jì)、高效，但在破碎拋擲巖體的同時(shí)，也會(huì)不可避免地對(duì)近區(qū)巖體產(chǎn)生擾動(dòng)和損傷。在水工隧洞爆破開挖中，雖然常在輪廓線上采用光面爆破技術(shù)，但爆炸荷載仍然對(duì)開挖輪廓以外的保留巖體存在著不同程度的損傷。

在壓縮載荷作用下巖石中的初始損傷周圍將形成顯著的局部應(yīng)力集中，因而通常的起始擴(kuò)展裂紋多在初始損傷附近產(chǎn)生，并形成巖石的損傷局部性。在后續(xù)的爆破開挖過程中，爆炸應(yīng)力波對(duì)已開挖洞段中圍巖產(chǎn)生進(jìn)一步擾動(dòng)，誘發(fā)初始損傷區(qū)裂隙的進(jìn)一步的生長(zhǎng)，裂紋由端部延伸、擴(kuò)展。在此過程中，相鄰的裂紋繼續(xù)擴(kuò)展貫通，導(dǎo)致巖石損傷再進(jìn)一步加深。由于裂紋的擴(kuò)展也必將導(dǎo)致巖體產(chǎn)生擴(kuò)容效應(yīng)，在實(shí)際工程中損傷程度的加深也在一定程度上表現(xiàn)為變形的增加。

李新平等[1-2]通過現(xiàn)場(chǎng)爆破振動(dòng)測(cè)試和數(shù)值模擬方法，研究了地下廠房爆破損傷范圍及判據(jù)，并得到相應(yīng)部位爆破質(zhì)點(diǎn)臨界損傷振動(dòng)速度，研究成果有效的應(yīng)用到實(shí)踐中，對(duì)類似開挖爆破工程具有一定指導(dǎo)意義。因此，基于圍巖的累積損傷效應(yīng)，進(jìn)一步考慮了不同區(qū)域圍巖的力學(xué)參數(shù)，對(duì)同類工程的研究有較大意義。

在隧洞開挖尤其是全斷面開挖過程中往往采用3～5 m 的循環(huán)進(jìn)尺，這意味著某一區(qū)域的圍巖將受到多次爆破開挖擾動(dòng)，這種推進(jìn)式往復(fù)爆破作業(yè)會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生累積損傷效應(yīng)。在循環(huán)爆破開挖條件下，巖體的力學(xué)性能將比單次損傷條件下更為劣化，從而勢(shì)必影響圍巖變形特性。確定爆破開挖過程中產(chǎn)生的巖體損傷范圍及預(yù)留保護(hù)層的尺寸，對(duì)于加快施工進(jìn)度以及分析巖體的穩(wěn)定性及制定安全加固措施十分重要。

爆破誘發(fā)圍巖損傷變形特性是解決爆破破巖和圍巖保護(hù)之間的矛盾的關(guān)鍵問題之一，巖體的宏觀缺陷與巖石細(xì)觀損傷存在密切關(guān)系，而損傷變量是兩者間相互聯(lián)系的紐帶，是巖體損傷力學(xué)定量分析的前提[3]。因此，正確分析爆炸荷載作用下巖體特征進(jìn)而采取合理的控制方式是工程中關(guān)注的問題。

近些年來，隨著巖體損傷力學(xué)、巖體本構(gòu)關(guān)系和數(shù)值分析方法的發(fā)展以及對(duì)巖體爆破開挖現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的重視，國(guó)內(nèi)外關(guān)于爆破誘發(fā)的巖體損傷效應(yīng)研究成果較多，很多學(xué)者對(duì)爆炸荷載作用下巖體損傷變量的定義、爆炸損傷模型、損傷演化和特性進(jìn)行了研究。關(guān)于單次爆炸作用下巖體的爆炸損傷，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)給出了眾多的損傷模型，并且部分學(xué)者通過有限元、邊界元等數(shù)值方法給出了數(shù)值計(jì)算結(jié)果，其中比較典型的是Hao 等的各向異性巖體損傷模型[4-7]。

近20年來，由于Grady 等[8]、Kipp 等[9]、Taylor等[10]出色的工作，巖石爆破的損傷理論模型得到普遍接受，促進(jìn)了巖石爆破理論研究的較大發(fā)展。Cai等[11-12]通過分析大量洞室開挖后所形成圍巖特性，得出了地下洞室開挖脆性巖石裂紋起裂和裂紋損傷的應(yīng)力閥值。

邊坡、隧洞、礦井等巖土工程的失穩(wěn)過程都伴隨著巖體的擴(kuò)容現(xiàn)象，尤其是隧洞開挖完成后，由于應(yīng)力重分布作用，圍巖表面徑向應(yīng)力得到釋放，而切向應(yīng)力增加，形成三向不等的靜壓力作用，受到爆炸荷載的動(dòng)力作用后，巖體內(nèi)部裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，使巖體體積膨脹，產(chǎn)生擴(kuò)容效應(yīng)。

陳宗基等[13]討論了與時(shí)間有關(guān)的擴(kuò)容，建立了本構(gòu)方程，并對(duì)花崗巖和輝長(zhǎng)巖試件進(jìn)行了各種圍壓和各種溫度的試驗(yàn)來確定擴(kuò)容參數(shù)。姚國(guó)圣等[14]考慮巖體的擴(kuò)容和塑性軟化特性，推導(dǎo)出均勻介質(zhì)中軟巖巷道應(yīng)力和變形的理論解答，分析結(jié)果表明考慮巖體的擴(kuò)容和塑性軟化特性使得分析更加準(zhǔn)確。吳剛[15]基于巖體加、卸荷試驗(yàn)的研究表明，同類型的巖體在相同的主差應(yīng)力作用下卸荷產(chǎn)生的擴(kuò)容量比加荷的更大。王明洋等[16]建立了一種能夠綜合考慮巖石峰后劣化、擴(kuò)容特性的本構(gòu)模型。吉小明等[17]考慮了隧道圍巖塑性區(qū)的巖體將會(huì)發(fā)生擴(kuò)容的性質(zhì)，提出了考慮巖體擴(kuò)容性質(zhì)的塑性區(qū)位移計(jì)算的方程式。陽生權(quán)[18]結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)爆破地震波測(cè)試，初步研究了爆破地震累積效應(yīng)，利用巖體應(yīng)力記憶效應(yīng)理論，采用振動(dòng)速度波形單位等效面積簡(jiǎn)單分析了多波作用機(jī)制。孟凡兵等[19]建立了爆破荷載作用下中夾巖累積損傷新計(jì)算方法，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證。閆長(zhǎng)斌等[20]基于圍巖損傷的聲波測(cè)試和回歸分析，建立了多次爆破作用下巖體損傷與聲速變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在隧洞開挖過程中光面爆破應(yīng)用較多，且往往利用小孔距和小藥量的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)減小對(duì)圍巖的損傷效應(yīng)，不會(huì)如梯開挖那樣設(shè)計(jì)保護(hù)層，開挖完成后進(jìn)行錨固灌漿等支護(hù)作業(yè)，對(duì)損傷巖體進(jìn)行加固。然而，實(shí)際工程中支護(hù)作業(yè)有時(shí)會(huì)較多的滯后于開挖作業(yè)，再加之爆破的反復(fù)擾動(dòng)作用，所產(chǎn)生的圍巖累積損傷效應(yīng)可能導(dǎo)致圍巖出現(xiàn)較大的變形甚至是失穩(wěn)。

考慮多次爆破的累積損傷效應(yīng)，爆炸荷載的多次擾動(dòng)作用誘發(fā)了圍巖中裂紋的擴(kuò)展，損傷區(qū)的加深，而關(guān)于由此引發(fā)的巖體擴(kuò)容效應(yīng)研究較少。本文基于爆破荷載的重復(fù)作用產(chǎn)生的累積損傷效應(yīng)和巖體的擴(kuò)容特性，將爆炸動(dòng)力擾動(dòng)與圍巖變形增長(zhǎng)相聯(lián)系，研究爆破振動(dòng)、圍巖損傷與變形三者的相互關(guān)系。

2 隧洞爆破開挖損傷變形監(jiān)測(cè)

烏東德水電站位于云南省祿勸縣和四川省會(huì)東縣交界的金沙江干流上，右岸隸屬云南省昆明市祿勸縣，左岸隸屬四川省涼山州會(huì)東縣，是金沙江下游河段4 座水電站（烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩）中最上游的梯級(jí)電站，多年平均發(fā)電量401.1 億kW·h。水電站施工導(dǎo)流采用河床一次攔斷全年圍堰、隧洞導(dǎo)流的方式，共布置5 條導(dǎo)流隧洞，其中左岸布置2 條，右岸布置3 條。左岸1#、2#導(dǎo)流隧洞，洞身段平行布置，斷面尺寸（襯后）為16.5 m×24.0 m（寬×高），軸線間距為42～50 m，洞頂上覆巖體厚80～633 m。左岸1#、2#導(dǎo)流隧洞特征見表1。

表1 左岸導(dǎo)流隧洞特性表Table 1 Features of left-bank diversion tunnels

導(dǎo)流洞群施工工期緊，而且導(dǎo)流洞爆破開挖中，相鄰的導(dǎo)流洞之間施工會(huì)面臨多個(gè)工作面平行施工的局面。導(dǎo)流洞開挖分成上、中、下3 層，其中上層開挖高度為9.5 m，為了不影響施工進(jìn)度，上層開挖采用先中部掏槽開挖，再兩側(cè)擴(kuò)挖的方式。為了保證施工期的圍巖穩(wěn)定，對(duì)導(dǎo)流洞開挖爆破誘發(fā)的圍巖振動(dòng)速度及施工期圍巖收斂變形情況進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，以分析評(píng)估圍巖穩(wěn)定情況。

圖1 隧洞開挖程序Fig.1 Diversion tunnel excavation sequence

由于中下層爆破采用先中部拉槽，再臺(tái)階爆破的方式開挖，單次爆破涉及范圍較廣，而上層開挖則每次僅有3 m 左右的循環(huán)進(jìn)尺，再加上上層擴(kuò)挖爆破距離保留圍巖更近，爆炸荷載對(duì)保留巖體的作用更為直接，因此選擇對(duì)上層開挖兩側(cè)擴(kuò)挖進(jìn)行重點(diǎn)分析，討論爆破振動(dòng)、圍巖變形與損傷之間的關(guān)系。

2.1 烏東德左岸導(dǎo)流洞開挖爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

左岸導(dǎo)流洞上層開挖擴(kuò)挖爆破的炮孔布置圖如圖2 所示。其中，單段最大藥量為32 kg。為保證爆破開挖作業(yè)對(duì)圍巖的擾動(dòng)在合理范圍內(nèi)，對(duì)已開挖洞段的圍巖進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)。

為保證儀器安全，并較為全面的獲得不同爆心距處爆破振動(dòng)速度波形，測(cè)試點(diǎn)布置在距離開挖掌子面30 m 處，且相鄰測(cè)點(diǎn)相距10 m，共布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)，隧洞兩側(cè)各3個(gè)。測(cè)點(diǎn)布置平面圖以及編號(hào)如圖3 所示。

圖2 擴(kuò)挖爆破炮孔布置圖(單位:cm)Fig.2 Borehole layout for side excavation(unit:cm)

圖3 1#導(dǎo)流洞爆破振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置圖(單位:m)Fig.3 Layout of blasting vibration monitoring points for diversion tunnel #1(unit:m)

2.2 烏東德左岸導(dǎo)流洞開挖爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

采用全站儀對(duì)圍巖的垂直向收斂變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中將洞頂中點(diǎn)、左右側(cè)邊墻1.5 m 高部位作為上層開挖過程中的3個(gè)收斂變形測(cè)點(diǎn)，利用錨桿將反光片固定在測(cè)點(diǎn)上，并采用Leica TS30 全站儀進(jìn)行激光測(cè)量。

在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中，由于爆破開挖掌子面近區(qū)振動(dòng)較大，極可能將錨桿及貼片震落，不適合安裝監(jiān)測(cè)點(diǎn)。因此，監(jiān)測(cè)斷面布置在掌子面后方15 m處。

3 爆破開挖誘累積效應(yīng)數(shù)值計(jì)算

3.1 計(jì)算模型及參數(shù)選擇

根據(jù)導(dǎo)流洞的施工設(shè)計(jì)，采用LS-dyna 軟件建立如圖4 所示的有限元計(jì)算模型，模型寬50 m，高50 m，厚25 m。為保證計(jì)算準(zhǔn)確性，將開挖洞段布置在模型厚度方向中部，并對(duì)開挖區(qū)域網(wǎng)格劃分進(jìn)行加密，且網(wǎng)格尺寸以漸變方式向兩端增大。模型按照實(shí)際工程建模，采用2 條平行導(dǎo)流洞布置，以研究鄰洞開挖后對(duì)本洞的影響。為簡(jiǎn)化研究過程，并突出對(duì)最終開挖輪廓外保留巖體影響的研究，僅對(duì)上層開挖的擴(kuò)挖爆破進(jìn)行模擬。如圖4(b)所示，上層掏槽已經(jīng)結(jié)束，按照理想情況，在掏槽開挖邊界殘留半壁孔。巖體物理力學(xué)參數(shù)見表2。

圖4 計(jì)算模型Fig.4 Calculation model

表2 巖體物理力學(xué)參數(shù)Table 2 Physico-mechanical parameters of rock mass

3.2 施加爆炸荷載

為了更準(zhǔn)確地反應(yīng)出爆炸荷載對(duì)爆破近中區(qū)的影響，對(duì)隧洞橫截面開挖邊界預(yù)留的半壁炮孔進(jìn)行精細(xì)建模，并對(duì)炮孔周邊網(wǎng)格進(jìn)行加密。計(jì)算前，事先將模型中擴(kuò)挖區(qū)巖體刪除，并在開挖邊界上剩余的半壁孔內(nèi)施加爆炸荷載，荷載曲線如圖5 所示。由圖可見，爆炸荷載采用三角形曲線施加，隨時(shí)間的變化關(guān)系參照文獻(xiàn)[21]確定，計(jì)算中炸藥密度取1 000 kg/m3，炸藥爆速取 3 200 m/s。

圖5 爆炸荷載曲線Fig.5 Curve of blasting load

3.3 計(jì)算結(jié)果及對(duì)比

巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則的選取是巖體損傷模擬中的重要環(huán)節(jié)。Cai 等[11]提出的深埋地下洞室開挖脆性巖石裂紋起裂和裂紋損傷的應(yīng)力閥值，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)成果一致性較好，該方法根據(jù)圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，判斷損傷區(qū)的大小，其裂紋起裂和裂紋損傷應(yīng)該分別對(duì)應(yīng)于損傷區(qū)和破壞區(qū)。

本文參考文獻(xiàn)[11]的判斷方法，考慮巖體的動(dòng)力強(qiáng)度特性后，壓剪破壞條件下采用式（1）作為判斷圍巖的損傷與破壞范圍的強(qiáng)度準(zhǔn)則，具體方法參考文獻(xiàn)[12]。

大量的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于完整或輕度節(jié)理巖體，A、B 的取值范圍分別為0.4～0.5 和0.8～0.9；對(duì)于中度或重度節(jié)理巖體，A、B 的取值范圍分別為0.5～0.6 和0.9～1.0。

對(duì)動(dòng)力計(jì)算每一時(shí)步的結(jié)果中每一單元的應(yīng)力情況進(jìn)行判定，從而得到如圖7 所示的單次爆破損傷影響范圍云圖。

從圖中的數(shù)值分析結(jié)果中可以看出，爆破開挖區(qū)域中間截面（見圖6(a)）中，爆破損傷區(qū)存在2個(gè)明顯的分區(qū)，即嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)和弱損傷區(qū)。其中總體損傷深度約2.4 m 深，靠近洞璧的1.25 m為嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)。從三維損傷云圖中可以看出，損傷不只限于掌子面之后，已經(jīng)波及到已開挖洞段。在縱剖面方向，損傷區(qū)延伸的范圍相比橫截面方向較小，約向開挖區(qū)外延伸2.2 m，其中嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)范圍約1.2 m。

需要指出的是，上述計(jì)算中未考慮圍巖的累積損傷效應(yīng)，而采用的完整巖體參數(shù)。實(shí)際上，對(duì)于已開挖洞段而言，從第一次爆破開挖開始，就已經(jīng)產(chǎn)生一定程度的損傷，且損傷范圍與圖6 類似，為了較為準(zhǔn)確地考慮巖體損傷后的參數(shù)劣化，對(duì)巖體累積損傷后的參數(shù)變化進(jìn)行研究。

圖6 圍巖損傷區(qū)計(jì)算結(jié)果Fig.6 Damage area result calculated

4 考慮累積損傷效應(yīng)的圍巖變形計(jì)算

4.1 圍巖累積損傷效應(yīng)

巖體內(nèi)總是存在著各種天然節(jié)理裂隙、孔洞、裂紋等原始“缺陷”，可視為巖體原有的初始損傷，爆破破壞是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，爆破應(yīng)力波作用后的巖體損傷由兩部分組成：一部分是巖體原有的初始損傷D0，另一部分是爆破應(yīng)力波作用促使裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致的爆破損傷ΔD 。

利用彈性模量損失系數(shù)D表示巖體的損傷程度考慮爆破對(duì)巖體的彈性常數(shù)產(chǎn)生影響，根據(jù)應(yīng)變等價(jià)原理[22-23]：

由損傷理論：

因此

在爆破應(yīng)力波作用下用彈性模量變化表示的相對(duì)損傷變量為

式中：E、E′分別為爆破前、后巖體的彈性模量；v0、mv分別為爆破前、后巖體的聲波速度。

可以改寫為

式中：Δν0為爆破前后巖體聲速的變化值；η為爆破后巖體的聲速降低率。

比較第i 次爆破前后彈性模量變化，由式（4）可得

將式（6）代入式（7）可得

式中：Ei為經(jīng)過i 次爆破損傷作用后圍巖的彈性模量（i ≥1）；ηi為第i 次爆破引起的聲速降低率，即循環(huán)爆破作用下巖體爆破損傷不斷增大，但每一次爆破后巖體的爆破損傷都可以用聲速降低率來描述。

4.2 循環(huán)爆破累積損傷誘發(fā)巖體參數(shù)劣化

《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》[24]中建議采用鉆孔聲波觀測(cè)方法判斷爆破影響或基礎(chǔ)巖體開挖質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定巖體爆破開挖引起的損傷效應(yīng)判斷標(biāo)準(zhǔn)：η ≤10%，無影響或影響甚微；10% ＜η≤15%，影響輕微；η＞15%，有影響或基礎(chǔ)巖體開挖質(zhì)量差。

由此假定爆破次數(shù)為n，假設(shè)弱損傷區(qū)η=10%，嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)η=15%，則可以推導(dǎo)出爆破開挖累積損傷區(qū)域的巖體彈性模量，考慮多次爆破的累積影響，可以初步計(jì)算出損傷區(qū)彈性模量。

通過數(shù)值計(jì)算得到4 次循環(huán)爆破后縱剖面上圍巖累積損傷效應(yīng)，如圖7 所示。每次循環(huán)爆破后，對(duì)所有單元進(jìn)行損傷判定，并基于式（8）計(jì)算各損傷區(qū)彈性模量。由于各次彈性模量弱化均在前一次損傷弱化的基礎(chǔ)上進(jìn)行，故多次的不同程度損傷疊加形成彈性模量分布（見圖7）。圖中，顏色由深到淺表示了累積損傷的程度由深到淺，在本例中累積損傷表現(xiàn)為彈性模量的下降。

圖7 基于累積損傷計(jì)算的彈性模量分布Fig.7 Elastic modulus distribution based on accumulative damage calculation

結(jié)合計(jì)算得到的巖體損傷分布，將表3 中的參數(shù)賦予到相應(yīng)的單元，從而表征累積損傷作用下巖體參數(shù)的劣化。

由計(jì)算結(jié)果可以看出，爆破循環(huán)作業(yè)對(duì)各次爆破的中間截面部位產(chǎn)生的累積損傷效應(yīng)最為明顯，在開挖掌子面繼續(xù)前進(jìn)的同時(shí)，后續(xù)爆破將對(duì)已開挖洞段保留圍巖繼續(xù)產(chǎn)生損傷效應(yīng)，使得圍巖損傷程度繼續(xù)加深，但影響深度變化較小。

5 計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

5.1 爆破振動(dòng)速度對(duì)比

對(duì)所選洞段上層開挖中的單次擴(kuò)挖爆破進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中各測(cè)點(diǎn)均布置在邊墻底部（見圖3），實(shí)測(cè)爆破振動(dòng)速度以及數(shù)值模擬的結(jié)果見表3。

表3 左岸1#導(dǎo)流洞上層擴(kuò)挖爆破振動(dòng)速度Table 3 Layer #1 side excavation induced PPV for diversion tunnel 1 left-bank

通過分析可知，爆破振動(dòng)值低于《爆破安全規(guī)程》[25]中7～15 cm/s 的要求，但相比較實(shí)測(cè)值、考慮累積損傷效應(yīng)的模擬值以及未考慮累積損傷效應(yīng)的模擬值，顯然考慮圍巖累積損傷效應(yīng)更接近于實(shí)際情況。相比較導(dǎo)流洞兩側(cè)測(cè)點(diǎn)的爆破振動(dòng)速度，各計(jì)算工況均表明靠鄰洞一側(cè)振動(dòng)速度較大，與實(shí)測(cè)情況基本一致。

5.2 圍巖變形情況對(duì)比

以左岸1#導(dǎo)流洞2 導(dǎo)0+475 斷面上層擴(kuò)挖收斂變形為例，由于此斷面開挖過程中，中導(dǎo)洞掌子面推進(jìn)較擴(kuò)挖掌子面超前約50 m 因此更利于排除中導(dǎo)洞開挖的影響。實(shí)際監(jiān)測(cè)到的圍巖收斂變形曲線如圖8 所示，各測(cè)點(diǎn)布置見圖4。從圖8 中不難看出，爆破開挖過程中，所研究洞段圍巖受到之后5個(gè)爆破循環(huán)作業(yè)的影響，變形較為明顯，總變形量達(dá)到2 mm。從第6個(gè)爆破循環(huán)開始，圍巖變形達(dá)到基本收斂，后續(xù)開挖影響較小，而通常開挖7～10 d 后（在本例中為7～10個(gè)爆破循環(huán)）開始進(jìn)行大規(guī)模支護(hù)。

圖8 左岸1#導(dǎo)流洞2 導(dǎo)0+475 斷面上層擴(kuò)挖收斂變形Fig.8 Layer #1 blasting excavation induced convergence deformation for cross section DT2-0+475

由于監(jiān)測(cè)過程中存在一定誤差，實(shí)際開挖引起的曲線變化并不光滑，但規(guī)律十分清晰。數(shù)值計(jì)算得到的變形曲線則相對(duì)更加平滑。從圖中不難看出，不考慮累積損傷的情況下，由于開挖導(dǎo)致巖體幾何形狀變化，監(jiān)測(cè)斷面受力分布變化，導(dǎo)致圍巖變形，并且在第6個(gè)循環(huán)之后變形逐漸趨緩。考慮爆破開挖累積損傷效應(yīng)后，圍巖變形在第10個(gè)循環(huán)之后才逐漸趨緩，這與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為接近，說明在研究爆破開挖誘發(fā)的隧洞圍巖變形時(shí)，不應(yīng)忽略圍巖累積損傷效應(yīng)及圍巖參數(shù)劣化。

6 結(jié) 語

通過引入損傷判據(jù)及損傷變量，考慮計(jì)算中產(chǎn)生的不同程度的損傷區(qū)域的巖體參數(shù)劣化，將劣化后的參數(shù)引入相應(yīng)損傷單元進(jìn)行后續(xù)開挖爆破數(shù)值模擬計(jì)算，對(duì)巖體爆破開挖累積損傷效應(yīng)進(jìn)行模擬。通過比較烏東德水電站導(dǎo)流洞的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，考慮累積損傷的計(jì)算結(jié)果無論從爆破振動(dòng)速度或圍巖變形的角度分析，均更接近于實(shí)測(cè)值，在對(duì)爆破開挖的分析模擬中應(yīng)考慮圍巖的多次循環(huán)爆破累積損傷效應(yīng)。本文并未對(duì)相應(yīng)圍巖進(jìn)行實(shí)際鉆孔取樣或聲波測(cè)試，未能對(duì)劣化后的圍巖參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)試，故模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值仍有一定差距，將在后續(xù)研究中進(jìn)行完善。

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