Modeling the process of explosive destruction of rock massifs of different strength in ANSYS AUTODYN
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/78.018Keywords:
rock massif, structural weakening coefficient, numerical modeling, ANSYS AUTODYN, strength model, borehole charge, explosive, picture of destruction, destruction funnel volumeAbstract
Purpose. The purpose of research of the presented article is to identify the regularities of the explosion action in the massifs of different strength when modeling the process of rock fracture in the software environment ANSYS AUTODYN for given technological conditions. The methods. The complex methodical approach was used, which consists in the analysis of previous results of scientific research on modeling the action of the explosion in ANSYS AUTODYN, comparative analysis of the obtained data on computer numerical simulation, graph-analytical establishment of the relationship between the volume of the explosive destruction funnel and the coefficient of structural weakening of the rock massif. Findings. Computer modeling of explosive fracture of rock massif in ANSYS AUTODYN showed the reliability of the results obtained, which are confirmed by the research data of scientists and personal experience of the authors.It is established that the duration of active destructive pressure of explosion products in the rock under these conditions is about 0,35 ms. Further destruction of the rock massif is carried out under the action of accumulated loads in the rock and inertia of the rock mass movement up to 1,0...1,5 ms depending on the strength of the rock massif. Images of rock mass fractures with different degrees of structural weakening were obtained, with the help of which volumetric figures of fracture funnels were created and their volumes were determined.It is established, that the volume of a funnel of destruction of granite which strength is accepted as strength in a laboratory sample, almost in 6 times less than volume of destruction of maximally structurally weakened granite rock massif. Theoriginality. The graphical and analytical dependences of the destruction funnel volume on the structural weakening coefficient in rock massifs of different strength for the given modeling conditions have been established. Practical implementation. The results of modeling the action of blast of cylindrical explosive charge in rock massif allow to optimize the parameters of drilling and blasting operations at mining enterprises for extraction of minerals, as well as during construction of underground structures for general and special purposes in massifs of different strength.References
1. Шашенко, О.М. , Сдвижкова, О.О. & Гапєєв, С.М. (2008). Деформованість та міцність масивів гірських порід: монографія . Дніпропетровськ: Національний гірничий університет.
2. Бельтек, М.І., Євпак, Н.А. & Фролов, О.О. (2022). Аналіз факторів, що впливають на міцність тріщинуватого гірського масиву. Тези Всеукраїнської науково-практичної online-конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених, присвяченої Дню науки , Житомирська політехніка, 129–130.
3. Ковров, О.С. & Терещук, Р.М. (2020). Аналіз підходів щодо визначення міцнісних характеристик гірських порід для прогнозу зсувонебезпечності укосів, Науково-технічний журнал «Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві», 1 , 63–72.
4. Бельтек, М.І. & Фролов, О.О. (2023). Встановлення впливу ступеня тріщинуватості гірського масиву на показник зниження його міцності. Збірник наукових праць НГУ, 74 , 7–19. https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.007
5. Кулинич, В.Д., Шаповал, О.О., Драгобецький, В.В., Воробйов, В.В., Шлик, С.В. Пєєва, І.Е., Аргат, Р.Г., & Воробйова, Л.Д. (2022). Технологія вибухового руйнування середовища шляхом зміни механічних властивостей в ближній зоні вибуху: монографія. Кременчук: НОВАБУК.
6. Сайт компанії ANSYS, Inc. (n.d.).
7. Faserova,D. (2006). Numerical Analyses of Buried Mine Explosions with Emphasis on Effect of Soil Properties on Loading: PhD Thesis . UK: Cranfield University.
8. Vorobyov, V., Pomazan, M., Shlyk, S., & Vorobyova, L. (2017). Simulation of dynamic fracture of the borehole bottom taking into consideration stress concentrator. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (1(87)), 53–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.101444
9. Бельтек, М.І., Євпак, Н.А., & Фролов, О.О. (2024). Моделювання дії вибуху свердловинного заряду в природно порушеному тріщинуватому масиві в середовищі Ansys. Тези Всеукраїнської науково-практичної онлайн-конференції аспірантів, молодих учених та студентів, присвяченої Дню науки , Житомирська політехніка, 147–148.
10. ANSYS Autodyn User's Manual (2013). Release 15.0, Southpointe, Canonsburg.
11. Hansson, H. (2009). Determination of properties for emulsion explosives using cylinder expansion tests and FEM simulation. Swebrec Report 2009:1 , Stockholm.
12. Beltek, M.I., & Evpak, N.A. (2024). Results of modeling the explosion of a borehole charge in a fractured rock massif in ANSYS AUTODYN. Збірник наукових праць ХVІ науково-технічної конференції «ЕНЕРГЕТИКА. ЕКОЛОГІЯ. ЛЮДИНА» , КПІ ім. Ігоря Сікорського, 124–128.
Downloads
Published
Issue
Section
License
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
