基于FLAC3D的巖質(zhì)邊坡爆破動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律研究

唐旭　方正峰　鄒飛

摘要：邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定一直以來(lái)都是巖土工程及地震工程重點(diǎn)研究的問(wèn)題。利用FLAC3D數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)爆破作用下巖質(zhì)邊坡振動(dòng)速度、位移、應(yīng)力等進(jìn)行模擬，并在與實(shí)測(cè)爆破振動(dòng)峰值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，分析邊坡的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明：地震波具有極強(qiáng)的方向性，主要朝施加荷載的正向傳播;在邊坡坡面和坡腳處因應(yīng)力波在邊坡自由面反射容易產(chǎn)生一定區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)場(chǎng);應(yīng)力的響應(yīng)特征上，無(wú)論是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力其最大值均出現(xiàn)在坡腳附近，在實(shí)際的邊坡爆破開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)邊坡的坡面尤其是坡腳處應(yīng)該加強(qiáng)保護(hù)措施。研究成果對(duì)巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)及施工具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力響應(yīng);巖質(zhì)邊坡;FLAC3D;爆破

中圖法分類號(hào)：P642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：l0.16232/j.cnki.1001-4179.2019.03.035

1研究背景

爆破作為一種最有效、最經(jīng)濟(jì)和最便捷的施工方法已經(jīng)普遍應(yīng)用到山地公路路塹巖質(zhì)高邊坡的形成中。巨大的工程規(guī)模伴隨而來(lái)的是大量的爆破施工作業(yè)，而邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定一直以來(lái)都是巖土工程及地震工程重點(diǎn)研究的問(wèn)題之一。

隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的研究人員借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬，提出了各類數(shù)值分析方法，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的數(shù)值分析軟件，如基于動(dòng)力有限元法的Ansys/Ls-dyna模塊[1]，離散元法的UDEC[2]，快速拉格朗日法的FLAC3D等[3-4]。

蔣楠用Ansys/Ls-dyna建立了不同坡度的邊坡爆破振動(dòng)數(shù)值計(jì)算模型，獲得了不同坡度邊坡在同一水平位置的各坡面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)爆破振動(dòng)速度變化趨勢(shì)，且同一爆源距的質(zhì)點(diǎn)峰值振速隨高程增大表現(xiàn)出高程放大效應(yīng);在邊坡坡度相近時(shí)，質(zhì)點(diǎn)振速隨爆源距及高程的同時(shí)增加，高程效應(yīng)不明顯;不同坡度邊坡，在同一水平質(zhì)點(diǎn)振速隨著邊坡坡度增加以衰減為主，即質(zhì)點(diǎn)振速在爆源距增加及高程增加的同時(shí)作用下，而不再表現(xiàn)為常規(guī)的振動(dòng)速度隨爆源距增加衰減的現(xiàn)象，而是以質(zhì)點(diǎn)振速隨高程增加而呈現(xiàn)增長(zhǎng)的現(xiàn)象[5]。唐海，李海波等應(yīng)用UDEC程序模擬了爆破振動(dòng)波在不同地貌中的傳播特征，得出凸形地貌下放大系數(shù)并不隨臺(tái)階型凸形地貌的增高而單調(diào)增加，在孤立凸形地貌下，放大系數(shù)還與凸形地貌的高寬比有關(guān)[6-7]。言志信、祁生文等利用FLAC3D軟件對(duì)不同坡高、坡角的邊坡動(dòng)力響應(yīng)特征做了數(shù)值計(jì)算分析研究，獲知當(dāng)邊坡坡高較低時(shí)，在一定的坡高范圍內(nèi)邊坡內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨著高程的增大表現(xiàn)出高程放大效應(yīng)，且速度放大系數(shù)等值線圖呈近等間距分布;當(dāng)邊坡的坡高高出一定的范圍時(shí)，邊坡質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度不再隨高程的增大表現(xiàn)出線性的反放大，而是表現(xiàn)出節(jié)律性的變化，在坡肩附近時(shí)，才再一次表現(xiàn)出放大的跡象[8-9]何錚等結(jié)合西南某水電戰(zhàn)順層巖質(zhì)高邊坡工程實(shí)例，研究了該邊坡地震后工程地質(zhì)特性，恢復(fù)邊坡震前的地形地貌，建立地震前未滑塌邊坡的三維模型，而后利用FLAC3對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)力-時(shí)程響應(yīng)分析，繪制出位移、速度、加速度三量放大系數(shù)等值線圖[10]。

巖質(zhì)高邊坡爆破開(kāi)挖過(guò)程中引起的地震效應(yīng)已成為影響邊坡穩(wěn)定性的重要誘發(fā)因素之一，越來(lái)越多的學(xué)者也開(kāi)始關(guān)注巖質(zhì)高邊坡在爆破荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)特征問(wèn)題。爆破荷載對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響主要是動(dòng)荷載作用下巖體的響應(yīng)特征問(wèn)題[11-12]，因此掌握并深入分析巖質(zhì)高邊坡對(duì)爆破振動(dòng)效應(yīng)的響應(yīng)特征規(guī)律，探索爆破開(kāi)挖施工對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，對(duì)于進(jìn)一步控制和預(yù)測(cè)爆破振動(dòng)效應(yīng)對(duì)巖質(zhì)邊坡的危害，同時(shí)減少爆破作業(yè)對(duì)周邊環(huán)境的影響具有重要的指導(dǎo)和實(shí)踐意義[13-15]。

本文利用FLAC3D建立公路巖質(zhì)邊坡的數(shù)值分析模型，分析巖質(zhì)邊坡爆破振動(dòng)下振速、位移、應(yīng)力相應(yīng)的響應(yīng)特征，得到并分析巖質(zhì)邊坡爆破振動(dòng)下振速、位移、應(yīng)力相應(yīng)的響應(yīng)特征，細(xì)化研究傳播路徑中地質(zhì)條件、地貌特征的影響。

2FLAC3D動(dòng)力計(jì)算原理

FLAC3D的基本原理是采用線性顯式拉格朗日差分算法和混合離散技術(shù)求解運(yùn)動(dòng)方程，將指定計(jì)算區(qū)域劃分成若千個(gè)單元，單元之間由節(jié)點(diǎn)連接，在對(duì)某一節(jié)點(diǎn)施加荷載后，此節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以表示為時(shí)間不長(zhǎng)的有限差分形式，在一微小時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)作用于節(jié)點(diǎn)的荷載只對(duì)相鄰的一些節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生影響，即根據(jù)某一t時(shí)刻的應(yīng)力狀態(tài)和△t時(shí)間步長(zhǎng)應(yīng)變?cè)隽?，進(jìn)而確定t+△t時(shí)刻的應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)高斯（Gauss）定律，由節(jié)點(diǎn)的速率求解單元的應(yīng)變?cè)隽?再利用應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，即本構(gòu)方程計(jì)算單元應(yīng)力，并對(duì)其進(jìn)行積分，得到作用在節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力矢量;最后結(jié)合平衡方程，由節(jié)點(diǎn)力進(jìn)一步求解出節(jié)點(diǎn)速率及位移。如此反復(fù)循環(huán)迭代，這一過(guò)程將隨時(shí)間步長(zhǎng)正常擴(kuò)展到整個(gè)計(jì)算范圍直至計(jì)算收斂，從而準(zhǔn)確地模擬巖體及其他材料的塑性破壞和流動(dòng)。其計(jì)算流程如圖1所示。

在速度和位移的動(dòng)力計(jì)算中，F(xiàn)LAC3D以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算對(duì)象，分別將質(zhì)量和力都集中在節(jié)點(diǎn)上，再通過(guò)運(yùn)動(dòng)方程在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行求解，節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程可以表示為

公式

式中，F(xiàn)li（t）為t時(shí)刻l節(jié)點(diǎn)在i方向的平衡力分量，可由虛功原理導(dǎo)出;ml為l節(jié)點(diǎn)的集中質(zhì)量。

將式（1）左邊用中心差分來(lái)近似，則可以得到節(jié)點(diǎn)的速度：

公式

此時(shí)，可以進(jìn)一步得到節(jié)點(diǎn)位移：

公式

3數(shù)值計(jì)算模型的建立

3.1計(jì)算模型

圖2為某高速公路K86+152～K86+600段地形地貌示意圖，本文依托該工程對(duì)巖質(zhì)邊坡爆破振動(dòng)響應(yīng)特征進(jìn)行數(shù)值研究。

本文采用三維計(jì)算模型，X正向?yàn)檫吰掠覀?cè)，Y正向?yàn)榫€路大里程方向，Z軸鉛垂向上，模型計(jì)算區(qū)域?yàn)?52mx230mx137m。。輸入波動(dòng)的最短波長(zhǎng)控制著網(wǎng)格劃分的尺寸，研究表明，當(dāng)網(wǎng)格的最大尺寸為△l時(shí)，輸入波動(dòng)的最短波長(zhǎng)為λ時(shí)，必須滿足△lt<（1/10～1/8）λ。所建立模型及其網(wǎng)格劃分如圖3所示。

3.2本構(gòu)模型及材料參數(shù)

本文模型選取莫爾-庫(kù)倫（Mohr-Coulomb）彈塑性模型，該模型用于描述巖土體的力學(xué)行為。

該里程段巖性較為均一，僅為灰?guī)r。模型中所需的巖石物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定，詳見(jiàn)表1。

3.3吸收邊界

在FLA3D中可以設(shè)置吸收邊界（也稱靜止邊界、黏性邊界）和自由場(chǎng)邊界來(lái)減少邊界中波的反射。

本文將X正、負(fù)向，Y正、負(fù)向4個(gè)側(cè)面及Z負(fù)向地面均設(shè)置為黏性吸收邊界，地表均為自由邊界，詳見(jiàn)圖4。

3.4等效荷載輸入

炸藥在爆炸瞬間產(chǎn)生高溫高壓的爆轟氣體，作用于炮孔壁，使其產(chǎn)生破碎區(qū)和塑性變形區(qū)，并且瞬間衰減為應(yīng)力波沿巖體繼續(xù)傳播，整個(gè)過(guò)程僅僅持續(xù)數(shù)毫秒。其間影響因素甚多且極其復(fù)雜，目前量測(cè)技術(shù)有限，無(wú)法量化并準(zhǔn)確地獲知爆炸過(guò)程中的每一個(gè)具體細(xì)節(jié)，只能通過(guò)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)將爆破過(guò)程中荷載作用及變化情況等效處理，通常是將數(shù)值模擬中假定荷載以應(yīng)力時(shí)程的形式輸入。本文擬采用三角脈沖荷載，這種荷載的建立需要確定兩個(gè)基本因素[16-19]。

3.4.1爆破振動(dòng)峰值荷載

峰值荷載的確定即確定炸藥爆炸過(guò)程中產(chǎn)生的爆轟氣體作用在炮孔壁上的峰值壓應(yīng)力。根據(jù)爆轟波的C-J理論，炸藥作用在炮孔壁上的平均炮轟壓力為

公式

式中，Pj為瞬時(shí)炸藥爆轟平均初始?jí)毫?ρe為炸藥密度;D;為炸藥爆轟速度;γ為炸藥的等熵系數(shù)，y的取值與裝藥密度有關(guān)。研究表明[20]，當(dāng)ρe<1.2g/cm3時(shí)，γ取2.1，當(dāng)ρe≥1.2g/cm3時(shí)，y取3。

在耦合裝藥條件下，炸藥作用在炮孔壁上的初始峰值壓力P0為

P0=Pj

在不耦合裝條件下，炸藥作用在炮孔壁上的初始峰值壓力為

公式

式中，k為裝藥徑向不耦合系數(shù)，

公式

分別為炮孔直徑和藥卷直徑。

研究表明，爆轟氣體作用于炮孔壁時(shí)，其壓力將明顯增大，故得到不耦合系數(shù)較小的柱狀藥包爆炸對(duì)炮孔壁的沖擊初始峰值壓力為

公式

式中，n為爆炸產(chǎn)物膨脹作用炮孔壁時(shí)的壓力增大系數(shù)，n=8～10，本文取10;l為軸向不耦合系數(shù)，

公式

;le、lb分別為裝藥長(zhǎng)度和炮孔長(zhǎng)度。

表2為爆破荷載峰值壓力計(jì)算相關(guān)計(jì)算參數(shù)。

3.4.2爆破荷載作用時(shí)間

炸藥爆炸作用時(shí)間非常短，通常認(rèn)為炸藥爆破時(shí)沖擊波作用的持續(xù)時(shí)間約1.0x10-6～0.1s，爆轟氣體壓力作用時(shí)間約為1.0x10-3～0.1s。本次數(shù)值計(jì)算中爆破荷載作用時(shí)間假設(shè)為7ms，其中爆破荷載壓力上升時(shí)間為1ms，'下降時(shí)間為6ms，且荷載按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際爆破設(shè)計(jì)情況單排爆破作用于K86+320～K86+350段第一級(jí)邊坡坡面上，圖5為爆破荷載施加示意圖。

3.5力學(xué)阻尼的選取

巖體中的內(nèi)摩擦以及可能存在的接觸表面滑動(dòng)是產(chǎn)生阻尼的主要原因。在動(dòng)力計(jì)算中，動(dòng)力反應(yīng)的阻尼需要在數(shù)值模型計(jì)算分析時(shí)模擬重現(xiàn)自然系統(tǒng)中動(dòng)荷載作用下的阻尼大小。

FLAC3D的動(dòng)力計(jì)算中提供了3種阻尼形式，分別為滯后阻尼、局部阻尼及瑞利阻尼。實(shí)踐證明，瑞利阻尼因其理論與常規(guī)動(dòng)力分析方法類似，雖然采用瑞利阻尼時(shí)的計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)較小，但是計(jì)算得到的加速度響應(yīng)規(guī)律相較于前二者更加符合實(shí)際情況，故也是動(dòng)力計(jì)算中通常使用的阻尼形式。

綜合考慮模型計(jì)算時(shí)間及其模擬的準(zhǔn)確性，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，本文選取最小臨界阻尼比為0.02，最小中心頻率為10Hz。

4數(shù)值計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算結(jié)果，依托某在建高速公路爆破施工工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)際爆破參數(shù)設(shè)計(jì)如下。

（1）鉆孔直徑d=90mm。

（2）臺(tái)階高度H=10m。

（3）最小抵抗線W光=K光d=20x120mm=2400mm，式中W光為光面爆破最小抵抗線，K光為光面爆破計(jì)算系數(shù)，一般取K=15～25，巖石越硬K取值越小。該工程取K=20。

（4）炮孔超深h=0.5～1.5m，孔深大和巖石堅(jiān)硬完整者取大值，反之取小值。此工程取h=1.0m。

（5）孔距光=mW=（0.5～0.8）x2.4=（1.2～1.92）m，式中m為裝藥密集系數(shù)。該工程取光=1.2。

（6）炮孔長(zhǎng)度L=（H+h）/sin。當(dāng)坡度為1：0.75時(shí)，L=13.8m;當(dāng)坡度為1：0.5時(shí)，L=12.3m。

在模型上布設(shè)相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)來(lái)跟蹤監(jiān)測(cè)其速度時(shí)程，位于K86+335斷面的5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，詳見(jiàn)圖6。因選取的數(shù)值計(jì)算荷載施加相關(guān)計(jì)算參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)的實(shí)際爆破設(shè)計(jì)裝藥參數(shù)相近，且該工況實(shí)際測(cè)點(diǎn)布置與數(shù)值模型中測(cè)線位于同一斷面，將二者峰值振動(dòng)速度進(jìn)行對(duì)比，得到數(shù)值計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)程曲線如圖7所示，表3為數(shù)值計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度對(duì)比結(jié)果，并將其繪成折線圖如圖8所示。

由表3及圖8可知，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)各測(cè)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度在爆源近1～3號(hào)測(cè)點(diǎn)區(qū)其相對(duì)誤差均在10%以下，到了爆源遠(yuǎn)區(qū)誤差相對(duì)較大，且數(shù)值模擬峰值振速普遍大于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可能原因是簡(jiǎn)化模型為均勻連續(xù)介質(zhì)，忽略了實(shí)際巖體內(nèi)部節(jié)理裂隙等不連續(xù)結(jié)構(gòu)面，故而使爆破振動(dòng)地震波的衰減速度相較與實(shí)際工程略有減小?？傮w而言，數(shù)值計(jì)算結(jié)果的精度尤其是在爆源近區(qū)的都在可接受范圍內(nèi)，說(shuō)明借助FLAC3D研究該邊坡爆破振動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)特征是可行的。

5動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析

5.1速度響應(yīng)分析

圖9為爆炸后5，10ms時(shí)模型X向速度分布云圖。由圖可知爆破地震波的作用影響范圍，因爆破振動(dòng)地震波具有方向性，特別是對(duì)于這種深孔臺(tái)階開(kāi)挖，隨著時(shí)間的推進(jìn)，雖說(shuō)爆破荷載施加的反方向巖體也有一定的響應(yīng)，但爆破振動(dòng)地震波主要朝著施加荷載的右邊坡傳播?？偟膩?lái)說(shuō)在這種邊坡爆破中，地震波的傳播可以概化成如圖10所示的橢圓等振線。故可以得到的結(jié)論是，右邊坡的爆破開(kāi)挖對(duì)既有左邊坡影響可以忽略不計(jì)。

圖11為爆炸后5，10ms時(shí)K86+335斷面X向速度分布云圖?？汕逦赜^察到，隨著爆破地震波的傳播，在坡腳右側(cè)某一半徑內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度在某一區(qū)域得到加強(qiáng)，其原因是應(yīng)力波在邊坡自由面反射而產(chǎn)生了一定區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)場(chǎng);又根據(jù)圖11（b）所顯示的各臺(tái)階周邊速度大小分布情況可知，該時(shí)刻速度值在第2級(jí)臺(tái)階坡腳處形成一個(gè)極大中心，順坡而上其速度值是先減小又增大，并在第4級(jí)臺(tái)階坡腳處再次形成一個(gè)極大中心，隨后減小。

5.2位移響應(yīng)分析

為進(jìn)一步研究邊坡在爆破振動(dòng)荷載作用下相關(guān)參數(shù)的響應(yīng)特征分布情況，引入無(wú)量綱位移放大系數(shù)，其定義為邊坡爆破振動(dòng)位移響應(yīng)大小與第1級(jí)臺(tái)階邊緣位移大小的比值。

根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，繪制出邊坡地表及K86+335斷面在10ms時(shí)Z向位移放大系數(shù)等值線圖如圖12所示。由圖12（a）可知，位移響應(yīng)特征與前述地震波橢圓等振線分布情況基本一致。圖12（b）中的位移放大系數(shù)等值線分布情況再次反映了右邊坡爆破開(kāi)挖未對(duì)左邊坡造成的影響。為進(jìn)一步分析邊坡坡體內(nèi)的位移響應(yīng)特征規(guī)律，將圖12（b）右邊坡局部放大顯示如圖13所示。

由圖13可知，爆破荷載施加的1級(jí)邊坡其位移在一定深度范圍內(nèi)隨深度的增加而出現(xiàn)極大中心，超過(guò)某一深度后位移放大系數(shù)減小;再觀察位移放大系數(shù)等值線隨高程增加所表現(xiàn)出來(lái)的特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，其分布規(guī)律為位移放大系數(shù)在1級(jí)邊坡表面先減小，順坡面而上在進(jìn)入2級(jí)臺(tái)階時(shí)位移放大系數(shù)逐漸增大，隨后在2級(jí)邊坡中部位置順坡面而上位移放大系數(shù)開(kāi)始減小。此時(shí)位移放大系數(shù)所表現(xiàn)出的分布規(guī)律與速度響應(yīng)大小的分布規(guī)律近乎一致。

5.3應(yīng)力響應(yīng)分析

圖14為K86+335斷面炸藥爆炸后不同時(shí)刻最大主應(yīng)力分布云圖。

由圖可知，各個(gè)時(shí)刻除爆源附近一定區(qū)域內(nèi)應(yīng)力在進(jìn)一步不斷地調(diào)整，邊坡其他區(qū)域等值線變化不大，其原因是所施加的荷載相較于自重荷載比較小，尚不足以使整個(gè)邊坡的應(yīng)力重分布。因爆破地震波主要以壓縮波在坡體內(nèi)傳播，爆破荷載作用下邊坡受影響區(qū)域多出現(xiàn)正常的壓應(yīng)力，但在局部如邊坡坡腳附近、個(gè)別坡面及臺(tái)階邊緣，會(huì)出現(xiàn)一定區(qū)域的拉應(yīng)力，而出現(xiàn)拉應(yīng)力的區(qū)域基本上都是接近坡面，即自由面，其可能原因是爆破振動(dòng)應(yīng)力波在自由面發(fā)生發(fā)射，進(jìn)而生成一定的拉伸波造成相應(yīng)區(qū)域出現(xiàn)拉應(yīng)力。

由圖14可知，爆后隨著應(yīng)力的逐步調(diào)整，無(wú)論是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力，最大值均出現(xiàn)在坡腳，即靠近爆源附近，且相應(yīng)的應(yīng)力值均小于巖石相應(yīng)的臨界強(qiáng)度值，在實(shí)際的邊坡開(kāi)挖爆破中，也是坡腳處最容易率先發(fā)生局部的失穩(wěn)破壞。又由6～10ms的應(yīng)力分布云圖可知，壓應(yīng)力主要集中區(qū)域在該時(shí)段內(nèi)逐漸向深處移動(dòng)，而因應(yīng)力波逐漸傳播至坡面，同時(shí)在坡面發(fā)生反射，生成一定的拉伸波，該時(shí)段坡面逐漸開(kāi)始產(chǎn)生拉應(yīng)力，且逐漸地在坡面附近產(chǎn)生拉應(yīng)力集中區(qū)域;10ms過(guò)后，坡面周邊拉應(yīng)力集中區(qū)域逐漸消散，僅在邊坡坡腳及1，2級(jí)臺(tái)階突出物保持著較小拉應(yīng)力集中區(qū)。同時(shí)，在10～1000ms，受爆破動(dòng)荷載影響，較大的坡腳及1，2級(jí)臺(tái)階附近的應(yīng)力狀態(tài)幾乎不發(fā)生變化，應(yīng)力調(diào)整基本趨于穩(wěn)定，其余部分逐漸向初始狀態(tài)下的應(yīng)力分布進(jìn)行調(diào)整。

6結(jié)論

（1）邊坡開(kāi)挖爆破中，地震波的傳播可以概化為橢圓等振線，地震波主要朝施加荷載的正向傳播，對(duì)既有左邊坡的影響較小。

（2）在巖質(zhì)均一的邊坡中，無(wú)論是速度還是位移，其爆破振動(dòng)的響應(yīng)規(guī)律較為一致，且在坡面和坡腳處因應(yīng)力波在邊坡自由面反射容易產(chǎn)生一定區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)場(chǎng)。

（3）在巖質(zhì)邊坡爆破作用影響下，無(wú)論是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力其最大值均出現(xiàn)在坡腳附近。

（4）在實(shí)際的邊坡爆破開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)邊坡的坡面，尤其是坡腳處應(yīng)該加強(qiáng)保護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]Aysilio E，Conte E，Dente G.Seismic stability analysis of reinforcedslopes[J].Soil dynamics and earthquake，2000，19（3）：159-172.

[2]Spyros Sklavounos，F(xiàn)otisRigas.Computer simulation of shock wavestransmission in obstructed Terrains[J].Journal of Loss Prevention inthe Process Industries，2004，（17）：407-417.

[3]Siyahi，Bilge G.Pseudo-static stability analysis innormally consolidated soil slopes subjected to earthquake[J].Teknik Dergi/Technicaljournal of Turksih chamber of civil enginers，1998，9（DEC）：457-461.

[4]UDEC（Universal Distinct Element Code）user' s manual Version 3.0[M].Lundon：Itasca Consulting Group，Inc.，1996.

[5]蔣楠，周傳波，平雯，等.巖質(zhì)邊坡爆破振動(dòng)高速度高程效應(yīng)[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，45（1）：237-243.

[6]唐海，李海波，蔣鵬燦，等.地形地貌對(duì)爆破振動(dòng)波傳播的影響實(shí)驗(yàn)研究[J].巖石學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007（9）：1817-1823.

[7]唐海，李海波.地形地貌對(duì)爆破振動(dòng)波傳播的影響實(shí)驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007（09）：1817-1823

[8]言志信，蔡漢成，王群敏，等.縱波作用下邊坡動(dòng)力響應(yīng)[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，18（4）：487-505.

[9]祁生文，伍法權(quán).邊坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律研究[J].中國(guó)科學(xué)E輯技術(shù)科學(xué)，2003，33（s）：28-40.

[10]何錚，徐衛(wèi)亞，石崇，等.順層巖質(zhì)高邊坡地震變形破壞機(jī)制三維數(shù)值反演研究[J].巖土力學(xué)，2009，30（11）：3512-3518.

[11]陳明，盧文波，李鵬，等.巖質(zhì)邊坡爆破振動(dòng)速度的高程放大效應(yīng)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011（11）：2189-2195.

[12]李鵬，蘇生瑞，王閆超，等.含軟弱層巖質(zhì)邊坡的動(dòng)力響應(yīng)研究[J].巖土力學(xué)，2013（S1）：365-370，378.

[13]孟祥甜.露天邊坡動(dòng)載響應(yīng)特性的數(shù)值模擬研究[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2015.

[14]宋光明，陳壽如，史秀志，等.露天礦邊坡爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法的研究[J].有色金屬，2000（4）：24-27.

[15]王在泉，陸文興.高邊坡爆破開(kāi)挖振動(dòng)傳統(tǒng)規(guī)律及質(zhì)量控制[J].爆破，1994，11（3）：1-4.

[16]夏詳，李俊如，李海波，等.爆破荷載作用下巖體振動(dòng)特征的數(shù)值模擬[J].巖土力學(xué)，2005，26（1）：50-56.

[17]Kyhlemeyer R L，Lysmer J.Finite Element Method Accuracy forWave Propagation Problems[J].Soil Mech & Foundations Div，ASCE，1973，99（5）：417-421.

[18]Josef Henrych.The Dynamics of Explosion and Its Use[M].NewYork：Elsevier Scientific Publishing Company，1979.

[19]S.G.Chen，J.Zhao.UDEC modeling of a field explosion test[J].International Journal of Blasting and Fragmentation，2000（4）：149-163

[20]Josef Henrych.The Dynamics of Explosion and Its Use[M].NewYork：Elsevier Scientific Publishing Company，1979.

引用本文：唐旭，方正峰，鄒飛.基于FLAC3的巖質(zhì)邊坡爆破動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律研究[J].人民長(zhǎng)江，2019，50（3）：198-204.

Study on dynamic response laws of rock slope blasting based on FLAC3D

TANG Xu'，F(xiàn)ANG Zhengfeng2，ZOU Fei，4

（1.Guizhou Province Quality and Safety Traffic Engineering Monitoring and Inspection Center Co.，Ltd.，Guiyang 550081，China;2.Guizhou Hongxin Chuangda Engineering Detection & Consultation Co，Ltd.，Guiyang 550014，China;3.China GuizhouTransportation Planning Survey & Design Academe，Guiyang 550081，China;4.School of Ciwil Engineering，Central South University，Changsha 410000，China）

Abstract：The dynamic stability of slope has always been the focus of geotechnical engineering and seismic engineering.Inthis paper，F(xiàn)LACED numerical calculation method is used to simulate the vibration velocity，displacement and stress of rocky slopeunder blasting action.And on the basis of comparing and verifying the peak value of blasting vibration，the dynamic responselaws of rocky slope was analyzed.The results show that the seismic wave has a strong directionality and propagates mainly to thepositive direction of the applied load.On the slope surface and at the foot of the slope，it is easy to produce the vibrationstrengthening field in a certain area due to the reflection of the force wave on the free surface of the slope.The maximum value ofstress，whether tensile stress or compressive stress，appears near the slope foot.In the actual blasting excavation，the slope surface should be protected，especially the slope foot.The research results have certain reference for the construction design of rockyslope excavation.

Key words：dynamic response;rock slope;FLAC3D;blasting