文献类型：期刊文献

中文题名：考虑层理倾角影响的板岩掏槽角度最优设计研究

英文题名：Research on the Optimal Design of Slate Cut Angle Considering the Influence of Bedding Dip

作者：陈小国 陶铁军 田兴朝 谢财进 刘霞 张明伟

第一作者：陈小国

机构：[1]贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025;[2]贵州大学矿业学院,贵州贵阳550025;[3]贵州理工学院土木工程学院,贵州贵阳550003;[4]贵州省公路工程集团有限公司,贵州贵阳550008

第一机构：贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025

年份：2025

期号：6

起止页码：122-130

中文期刊名：金属矿山

外文期刊名：Metal Mine

收录：;北大核心:【北大核心2023】；

基金：国家自然科学基金地区科学基金项目(编号:52064008);贵州省高层次创新型人才(百层次)(编号:黔科合平台人才-GCC[2022]004-1);贵州省科技计划项目(编号:黔科合支撑[2023]一般120);贵州省科技计划项目(编号:黔科合支撑[2023]一般358)。

语种：中文

中文关键词：层理倾角;板岩隧道;掏槽角度;数值分析;参数设计

外文关键词：bedding dip;slate tunnels;cut angle;numerical analysis;parameter design

摘要：掏槽角度是层理板岩隧道爆破的重要设计参数,未考虑层理倾角作用的掏槽角度设计易影响掏槽爆破效果,甚至导致掏槽爆破失败。为探究不同层理倾角影响下板岩隧道爆破的最优掏槽设计角度,以巴岳山隧道为依托,首先开展不同层理倾角板岩的静动力学试验,确定不同层理倾角板岩的Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型参数;然后基于ANSYS/LS-DYNA软件构建9种不同层理倾角及掏槽角度下的板岩隧道掏槽爆破数值分析模型,探究层理角度与掏槽角度变化时的围岩有效应力及损伤演化特征,确定最优掏槽设计角度;最后在巴岳山隧道研究段开展5次现场爆破试验,验证最优掏槽角度设计的正确性。结果表明:板岩隧道层理倾角为0°、60°、90°条件下,最优掏槽角度分别设计为80°、70°、60°时,有效峰值应力及爆破损伤区域最大,掏槽爆破效果最好;对90°层理倾角基于最优掏槽角度设计开展现场爆破试验后,平均循环进尺增加11.15%,炮孔平均利用率提升10.98%,平均最远抛渣距离减少了7.8 m,同时有效避免了“鼓肚”现象的产生。研究成果为层理板岩掏槽爆破参数设计提供了参考。
The cut angle is a critical design parameter for tunnel blasting in bedded slate.Failure to consider the bedding dip effect when designing the cut angle may adversely affect blasting performance or even lead to cut blasting failure.To inves-tigate the optimal cut angle design for slate tunnel blasting under different bedding dip conditions,this study conducted static and dynamic tests on slate with varying bedding dip angles in the Bayueshan Tunnel to determine the Holmquist-Johnson-Cook(HJC)constitutive model parameters.Using ANSYS/LS-DYNA,nine numerical models of cut blasting for slate tunnels were developed under different bedding dip and cut angle conditions.These models simulated the effective stress and damage evolu-tion characteristics of the surrounding rock,enabling determination of the optimal cut angle design.Field blasting tests based on the optimal cut angle design were then conducted in the Bayueshan Tunnel for validation.The results show that under bedding dip angles of 0°,60°,and 90°,the optimal cut angles are 80°,70°,and 60°,respectively,yielding the highest peak effective stress and largest blasting-induced damage area for optimal cut blasting performance.Five field tests confirmed these findings,demonstrating an 11.15%increase in average advance per cycle,a 10.98%improvement in blast hole utilization rate,a 7.8 m reduction in the farthest muck-throwing distance,and effective prevention of the"belly bulging"phenomenon.The findings provide a valuable reference for cut blasting parameter design in bedded slate tunnels.