在隧道掏槽爆破技术中,楔形掏槽具有钻眼数量少,钻眼要求低,爆破效果好,产生槽腔大等特点。在掏槽爆破中布置空孔,不仅可以为破碎的岩石提供膨胀空间,还可以利用空孔的自由面效应来改善岩体内部应力分布情况,提高循环进尺。为了提高楔形掏槽爆破中空孔参数设置的合理性,本文基于LS-DYNA有限元分析软件,以空孔楔形掏槽爆破模型为研究对象进行数值模拟研究,分析了不同的空孔条件对楔形掏槽爆炸应力场分布的影响。本文主要研究内容包括:(1)根据爆炸力学经典理论分析了楔形掏槽爆破过程中岩石的破碎及抛掷机理,探讨了不同空孔直径条件下岩石内部爆炸应力场的分布规律。(2)利用LS-DYNA有限元软件,建立二维楔形掏槽爆破底部计算模型,模拟了单炮孔、多炮孔作用下楔形掏槽爆破孔底部的破碎贯通过程,通过改变不同的空孔直径,分析了不同直径下空孔周围的最大主应力的分布规律及裂纹状态。结果表明:单炮孔作用下,当空孔直径超过2倍炮孔直径时,空孔附近反射拉应力的增长速率开始减慢;多炮孔作用下,由于应力波的叠加作用,孔间距较小的两炮孔之间首先贯穿,并且应力叠加区对空孔的贯穿裂纹的扩展方向产生诱导作用。随着空孔直径的增大,空孔附近的最大主应力集中区域变小。(3)建立三维空孔楔形掏槽爆破计算模型,通过对不同的空孔直径和深度下的掏槽爆破仿真分析,揭示了空孔直径和深度对爆炸应力场分布情况的影响规律。结果表明:空孔楔形掏槽爆破中,空孔附近的应力集中区大小发生了波动性变化,应力集中强度经历了先增强后减弱的过程,而且空孔直径越大,此现象越明显;当空孔深度与掏槽深度的比值在0.92～1.0范围之间时,空孔深度的增加会削弱掏槽底部岩石的应力峰值。(4)建立具有底部装药结构的空孔楔形掏槽爆破计算模型,通过与未采用底部装药结构的空孔计算模型对比,结果表明:空孔底部装药爆破可以明显提高掏槽底部应力场强度,克服底部岩石夹制作用,有利于楔形掏槽的成腔效果。