为提高钻爆法在复杂地质条件隧洞掘进中的施工效率,并降低其对周围环境的影响,提出将聚能装药结构应用于隧洞开挖中的掏槽爆破。运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对聚能装药掏槽爆破破岩过程进行模拟,并建立常规掏槽爆破模型作为对比,通过对炮孔壁特征点压力时程曲线、特征点振动速度、应力波传播过程以及岩体破坏过程进行分析,探究将聚能装药结构应用于掏槽爆破的可行性。结果表明:在装药量相对于常规装药减少21.6%的前提下,炮孔壁聚能方向压力峰值相对于常规爆破提高了36.6%,炮孔壁非聚能方向压力峰值相对于常规爆破减小了11.9%,质点振动速度相对于常规掏槽爆破平均降低17.5%;聚能爆破下掏槽孔间形成了比常规掏槽爆破更大的破坏区,但掏槽区岩体破碎率低于常规掏槽爆破;在初始地应力条件下,聚能掏槽爆破能够在裂纹扩展受到抑制的情况下仍形成孔间贯穿裂纹。该方法可以减少掏槽爆破振动并提高岩体破碎区,有利于在高地应力以及硬岩条件下进行钻爆法施工。
