爆破开挖是水利水电工程、铁道、市政等基础工程建设的重要环节，也是矿产资源开采的重要手段。基于中国水电强国战略的实施以及未来国家对深部资源开发、矿业安全领域的重大需求，新时期工程爆破技术面临更高的要求和挑战。其中，科学的利用炸药爆炸能量有效的破碎岩体形成适宜的爆破块度是关键技术问题之一[1]。爆破块度分布是反映爆破开采效果好坏的主要指标，它不但直接影响后续作业工序如装载、运输、溜井放矿等设备生产效率和设备磨损，涉及其作业成本；而且在水电工程堆石坝建设中，开采的级配料合格与否直接关系到大坝的填筑质量和坝体运行期的安全[2-5]，需引起足够重视。
爆破块度预测模型是分析爆破块度的最重要工具之一。已有的爆破块度模型可分理论模型和经验模型两大类。理论模型主要以BCM（bedded crack model）和NAG-FRAG Model等模型为代表，其建立的主要基础是岩体爆破破碎机理和裂纹扩展的力学行为[6-8]。经验模型主要以KUZ-RAM模型和HARRIES等模型为代表，其主要的方式为建立爆破特征块度与爆破参数的对应关系，并通过引入相关参数来修正块度的分布结果，使其预测的精确度更高[9-10]。近年来，关于爆破块度的研究深度和研究方法方面，研究者们开展了多元化的探索。武仁杰等[11]建立了基于统计分级判别的爆破块度预测模型，吴发名等[12]提出了基于原生节理统计和爆破裂纹模拟的堆石料块度分布预测方法，王仁超等[13]提出一种基于双隐含层LM算法的神经网络模型预测爆破块度尺寸的方法，周继国等[14]提出了一种基于最小抵抗线对岩石破碎块度影响的能量分析方法。
关于岩体结构面对爆破块度影响的研究一直是热点和难点。Paine等[15]认为：节理面的存在对爆破效果的影响超过了岩石物理力学性质的影响。Shockey等[16]基于裂纹的密集度和扩展情况以及破碎程度研究提出了NAG-FRAG模型。Rossmanith等[17]指出爆破时裂隙的形成和扩展由节理不连续面所控制。张继春[18]提出了考虑工程岩体的尺寸效应来建立块度模型的观点。郭文章等[19]分析了岩体节理存在对块度分布的影响。Aler等[20]将岩体分级参数引入块度模型中，讨论了块度破碎指数表征爆破效果可能性。
已有的块度预测研究在爆破块度预测的精确性方面已取得一定的发展，但由于岩体结构本身的复杂性，考虑结构面对爆破块度影响的认识仍停留在定性层面。在考虑结构面的影响下，计算爆破块度的分布特征要取得理论解十分困难，因此本文首先通过开展现场试验，研究爆破块度与岩体天然切割块度的对应关系，然后分析结构面对爆破块度分布特征的影响规律，进而采用数值仿真方法研究不同爆心距结构面对应力波与爆破块度的影响特性，揭示结构面对爆破块度形成的影响力学机理；最后建立改进的爆破块度预测模型，为工程中块度控制和参数优化提供参考。
本文致力于探明结构面对爆破块度形成影响的力学机制，采用现场原位试验、数值仿真以及理论推导等方式开展了系列研究，得到以下3点结论。
（1）开展了结构面对爆破块度影响的专项试验，得到了岩体爆破块度与结构面切割的天然块度的影响关系，结果表明，当粒径小于5 mm时，爆破块度与结构面的关联性不明显，随着粒径增大，爆破块度与天然块度的吻合程度逐渐提高。
（2）开展了爆破块度数值仿真，分析了结构面对爆破块度的影响机制，结果表明由于爆破瞬间的压碎过程，结构面的存在明显影响了裂隙区的应力波传播过程和破碎特征；但由于粉碎区的冲击波峰值整体较大，结构面对小粒径料的形成影响并不明显，从侧面与试验结果相互印证。
（3）基于岩体爆破破碎与岩体结构面的双重影响，提出了岩体爆破块度的分区力学模型，并给出其数学表达，基于大量试验样本进行对比，结果表明本文所提新模型的预测精度更高。
需要指出的是本文所采用的数值仿真方法是基于连续介质等效的方法，下一步的工作中将进一步研发基于非连续介质的模拟方法，实现岩体爆破块度的精细模拟。
