This paper presents a peridynamics-based computational approach for modelling blasting induced rock fractures. A new non-ordinary state-based peridynamics approach is proposed in conjunction with a Johnson-Holmquist (JH2) constitutive model to consider the pressure dependency, strain rate effect, and viscoplasticity of rocks under blasting loads. The fracturing process in a rock is assessed based on both the JH2 damage model and a tension failure model. The former evaluates the material response pertaining to excessive plastic strain and the latter is used to gauge failure based on tensile stress in consideration of strain rate effect. Detonation in the explosives is simulated using updated Lagrangian peridynamics in conjunction with Jones-Wilkins-Lee (JWL) equation of state. Simulations of single-hole blasting in granite rock are presented and compared with experimental records. The proposed approach is shown to capture reasonably well the plastic material failure surrounding the borehole as well as the tensile cracks on both radial and circumferential directions. Further sensitivity studies indicate that the intact strength parameters in the JH2 model and the tensile strength of material play a vital role in producing the obtained fracture patterns and should hereby be selected with care. The presented computational approach offers a rigorous basis for future development of versatile, multi-physics-integrated computational framework on rock blasting simulations.

本文提出了一种基于围岩动力学的计算方法，用于对爆破引起的岩石裂缝进行建模。提出了一种新的基于状态的非常规周向动力学方法，并结合Johnson-Holmquist（JH2）本构模型，考虑了爆破载荷下岩石的压力依赖性，应变率效应和粘塑性。基于JH2损伤模型和张拉破坏模型评估岩石的破裂过程。前者评估与过度塑性应变有关的材料响应，而后者则考虑到应变率效应，根据拉应力来评估破坏。爆炸物的爆炸是使用更新的拉格朗日周向动力学结合Jones-Wilkins-Lee（JWL）状态方程进行模拟的。介绍了花岗岩岩石中单孔爆破的模拟结果，并将其与实验记录进行了比较。结果表明，所提出的方法能够很好地捕获井眼周围的塑性材料破坏以及径向和圆周方向的拉伸裂纹。进一步的敏感性研究表明，JH2模型中的完整强度参数和材料的抗拉强度在产生所获得的断裂模式中起着至关重要的作用，因此应谨慎选择。提出的计算方法为岩石爆破模拟的多功能，多物理集成计算框架的未来发展提供了严格的基础。结果表明，所提出的方法能够很好地捕获井眼周围的塑性材料破坏以及径向和圆周方向的拉伸裂纹。进一步的敏感性研究表明，JH2模型中的完整强度参数和材料的抗拉强度在产生所获得的断裂模式中起着至关重要的作用，因此应谨慎选择。提出的计算方法为岩石爆破模拟的多功能，多物理集成计算框架的未来发展提供了严格的基础。结果表明，所提出的方法能够很好地捕获井眼周围的塑性材料破坏以及径向和圆周方向的拉伸裂纹。进一步的敏感性研究表明，JH2模型中的完整强度参数和材料的抗拉强度在产生所获得的断裂模式中起着至关重要的作用，因此应谨慎选择。提出的计算方法为岩石爆破模拟的多功能，多物理集成计算框架的未来发展提供了严格的基础。进一步的敏感性研究表明，JH2模型中的完整强度参数和材料的抗拉强度在产生所获得的断裂模式中起着至关重要的作用，因此应谨慎选择。提出的计算方法为岩石爆破模拟的多功能，多物理集成计算框架的未来发展提供了严格的基础。进一步的敏感性研究表明，JH2模型中的完整强度参数和材料的抗拉强度在产生所获得的断裂模式中起着至关重要的作用，因此应谨慎选择。提出的计算方法为岩石爆破模拟的多功能，多物理集成计算框架的未来发展提供了严格的基础。