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高地应力是深部岩体工程开挖施工最大的环境特点,钻孔爆破是目前深部岩体工程开挖施工的主要手段,深部岩体爆破开挖是炸药爆炸产生的动应力与高地应力共同作用的结果。地应力的存在改变了岩石爆破开裂区(爆炸地震波产生区)的形态,势必会影响开裂区外爆炸地震波的辐射模式和传播特性。因此,探明地应力对岩石爆破开裂及爆炸地震波传播的影响机理,是深部岩体工程爆破开挖爆破振动预测预报与安全控制的基础。本文采用理论分析、数值计算以及现场试验验证相结合的方法,对高地应力条件下岩石爆破开裂、爆炸地震波能量以及爆炸地震波传播衰减规律等问题进行了研究,主要研究内容和结果如下:(1)基于弹性动力学的基本理论,采用Laplace变换方法研究了爆炸荷载作用下炮孔周围的应力场以及爆炸应力波与地应力叠加的应力场。由地应力的存在,岩体径向和环向受压作用均被增强,而受拉作用均被削弱;地应力主要对爆破中远区岩体受拉破坏起抑制作用,而对爆破近区岩体影响甚微。(2)采用SPH-FEM耦合数值模拟方法,研究了地应力对岩石爆破开裂过程及爆破开裂区(爆炸地震波产生区)形态的影响。研究结果表明:地应力对粉碎区的范围、形态及裂纹扩展速度几乎没有影响,而对破碎区内岩体的受拉破坏有明显的抑制作用,地应力水平越高,破碎区范围及裂纹扩展速度越小;在非静水地应力场中,裂纹主要沿最大主应力方向扩展,最终开裂区形态呈椭圆形分布。(3)采用SPH-FEM耦合数值模拟方法结合现场实测数据分析,研究了高地应力条件下爆破开裂区(爆炸地震波产生区)形态改变对爆炸地震波能量的影响以及高地应力条件下爆炸地震波的传播衰减规律。研究结果表明,爆炸地震波能量随着地应力水平的提高而提高,最小主应力方向上的地震波能量密度大于最大主应力方向上的地震波能量密度;SH波仅在非静水地应力场中产生,且最小主应力方向上SH波峰值大于最大主应力方向的SH波峰值;随着地应力水平的提高,岩体内部微裂隙会经历压缩-闭合-破裂状态,地震波能量衰减速度也随之先减小后增大,且最小主应力方向上地震波能量衰减速率低于最大主应力方向上的地震波能量衰减速率;锦屏深部地下实验室爆破开挖过程中围岩内部和围岩表面的振动监测速度验证了上述分析结果的可靠性。