基于EDEM-Fluent耦合的气爆松土效果仿真分析

摘要

为明晰气爆松土作用机理,设计外扩型、外缩型、直口型三种流孔结构,以气爆钻杆为研究对象,通过EDEM-Fluent耦合建立气爆松土仿真模型,对不同气爆压力P和松土作业深度H土壤扰动效果仿真,并进行气爆松土试验。仿真结果表明,直口型流孔土壤扰动效果最佳,当P为0.4 MPa、H为100 mm时,出口气流速度达60 m·s^(-1)、径向扰动范围达785 mm;当H一致时,土壤扰动区域随着P增大而增大;当P一致时,H<200 mm时,土壤扰动区域随H增大而增大;当H>200 mm时,土壤扰动区域随H变化不明显;当H<100 mm时,土壤扰动最大深度与H一致;当H>100 mm时,土壤扰动最大深度大于H;土体抬升高度与H成反比,与P成正比,P持续增大,抬升高度趋于平缓。试验结果表明,气爆使土体产生裂隙并扩散,其拟合曲线为抛物线,与仿真结论一致,试验土体扰动范围与仿真值误差较小,仿真结果合理可靠。研究可为气爆松土工艺参数制定及机具结构设计提供理论依据。