随着川藏铁路、雅鲁藏布江下游水电开发、国家水网等战略工程的实施推进，中国水利、交通等行业深地工程建设将更加趋于常态化，深地工程的典型特征是岩体承受高地应力[1]。钻孔爆破法因对地质条件适应性强且成本低，是深地工程高地应力岩体开挖的主要手段。但由于深部岩体爆破的理论与技术体系尚不完善，相关行业在深埋洞室开挖爆破方案选择和技术参数设计方面，仍然参照浅埋洞室的技术规范，没有充分考虑高地应力对岩体爆破过程的影响，从而导致破岩效果不理想，常出现岩体破碎难、大块率高等问题（如图 1），由此降低了开挖效率、增加了工程成本。因此，探究地应力对岩体爆破块度的影响，对于深地工程开挖爆破设计参数优化，改善岩体爆破破碎效果具有重要意义。
图1 深埋隧洞开挖爆破后的大块岩石
随着岩体工程向深部推进，地应力对爆破破岩的影响日益受到国内外研究者的关注，国内外学者主要采用室内试验和数值模拟的方法开展了相关研究。在室内试验方面，He等[2]研究了双向受压花岗岩试件中炸药爆炸岩体应变场的演化过程，Mitchell等[3]研究了围压作用下圆柱形斑岩试件的爆破开裂模式，Yang等[4]分析了地应力方向对预裂爆破成缝的影响，张凤鹏等[5]研究了单向静应力对砂岩试件爆破漏斗形成的影响；徐颖等[6]分析了初始地应力条件下装药不耦合系数对爆破裂纹扩展的影响。试验研究一致表明，地应力对爆生裂纹的扩展起抑制作用，非静水地应力条件下，裂纹主要沿最大主应力方向扩展。在数值模拟方面，一批学者采用FEM、SPH及其耦合方法，研究了地应力作用下单孔爆破破裂区分布和群孔爆破炮孔间裂纹扩展贯通过程[7]；Han等[8]采用FEM-DEM方法研究了地应力对周边孔爆破成型的影响；Córdova等[9]采用基于连续-非连续分析方法的HSBM爆破模型研究了地应力作用下岩体结构面和自由面对爆破成型的影响。数值模拟得到了与室内试验类似的结论，且发现随着地应力水平的提高，炮孔间难以形成贯通裂缝，开挖成型效果较差。地应力对岩体爆破破岩过程存在影响已被国内外研究者所证实，但目前的研究主要集中在地应力对爆生裂纹传播和分布特征影响方面，地应力对爆破破岩块度分布特征的影响，目前还鲜有研究报道；而有关爆破块度的研究，主要针对的是浅部岩体[10-11]，地应力未予以考虑。
本文首先采用动力有限元方法模拟不同地应力条件下的岩体爆破开裂过程，通过分形维数定量分析地应力对爆生裂纹分布的影响；然后引入ImageJ图像处理方法，分析地应力对岩体爆破块度分布特征的影响；最后结合不同埋深岩体爆破块度现场实测结果的对比分析，论证数值模拟分析结果的可靠性，为深地工程高地应力岩体开挖爆破参数设计提供理论依据。
（1）地应力对炮孔远区裂纹扩展的抑制作用以及非静水地应力对爆生裂纹扩展的导向作用，改变了岩体爆破开裂特征，进而影响爆破块度分布。
（2）高地应力作用对岩体爆破小块度的尺寸影响不大，主要导致大块的产生；随着地应力水平提高，岩体爆破平均块度尺寸、最大块度尺寸、块度不均匀系数和大块率均显著增大。
（3）当垂直于炮孔轴向的两个主应力差别较大时，易产生长条形岩块，导致爆破块度不均匀系数和大块率增加；当侧压力系数为0.75左右时，爆破破岩效果较佳。
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