Page 112 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 第 6 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 6
2025 年 6 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Jun., 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0353

循环冲击荷载作用下单节理岩体的动态力学行为 *

刘康琦 ，刘红岩 ，周月智 ，薛 雷 ，张光雄 3
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（1. 中国地质大学（北京）工程技术学院，北京 100083；
2. 中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室，北京 100029；
3. 保利民爆哈密有限公司，新疆 哈密 839200）

摘要： 为探究节理岩体在循环动力扰动作用下的动态力学行为，采用分离式霍普金森压杆试验系统，对含单节理
辉长岩试件进行了单轴循环冲击试验，从试件的抗冲击能力、应力应变性质、能量和损伤的演化对其动态力学行为进
行了全面分析。结果表明，试件在循环冲击作用下的破坏模式为劈裂，节理倾角显著影响试件的抗冲击能力；试件在
循环冲击过程中均出现了应变回弹现象，其力学性质并不随着冲击次数的增加而单调弱化；用耗散能表示的累积损伤
系数随着冲击次数的增加近似线性增大，增幅随节理倾角的增大而减小。在低应力冲击作用下，单节理试件内的压剪
应力不足以产生剪切裂纹，试件的破坏主要是由拉应力引起的张拉裂纹逐渐扩展并与节理相互贯通造成的。多节理
岩体与单节理岩体的破坏机理类似，在循环冲击过程中会同时出现微缺陷的压密和节理处微裂纹的萌生，然而裂纹是
否能使试件内的节理相互贯通影响了多节理试件的抗冲击能力，对于完整岩石试件，则是先出现微缺陷的压密，随后
微裂纹以概率分布的形式被激活，最终导致试件破坏。
关键词： 单节理岩体；循环冲击；能量耗散；累积损伤；破坏机理
中图分类号： O347.3 国标学科代码： 13015 文献标志码： A

Dynamic mechanical behaviors of single-jointed rock
mass under cyclic impact loadings

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LIU Kangqi , LIU Hongyan , ZHOU Yuezhi , XUE Lei , ZHANG Guangxiong 3
（1. School of Engineering and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China;
2. Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering, Institute of Geology and Geophysics,
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
3. Poly Explosive Hami Co., Ltd., Hami 839200, Xinjiang, China）

Abstract: In practical engineering, rock frequently suffers from recurrent dynamic disturbances, posing serious threats to
engineering safety. To investigate the dynamic mechanical behavior of jointed rock under cyclic dynamic disturbances, cyclic
impact tests of single-jointed gabbro (SJG) were conducted using a split Hopkinson pressure bar (SHPB) test system. The
stress equilibrium during the tests was verified using the three-wave method and the force balance coefficient method. The
dynamic mechanical behavior of the specimens was comprehensively analyzed in terms of impact resistance, stress-strain
relationships, energy and damage evolution, as well as dynamic failure mechanisms. The results show that single-jointed rock
specimens can achieve stress equilibrium under cyclic impact conditions. The failure mode of the specimens under cyclic
impacts is splitting, and the joint inclination angle significantly influences the impact resistance of the specimens. As the joint
inclination angle increases, the impact resistance of the specimens also increases. During the cyclic impact process, strain

* 收稿日期： 2024-09-20；修回日期： 2024-12-23
基金项目： 国家科技重大专项（2024ZD1004106）；北京市自然科学基金（8222031）；
新疆自治区天池英才引进计划（创新领军人才）
第一作者： 刘康琦（1996－ ），男，博士研究生，lkq1104@126.com
通信作者： 刘红岩（1975－ ），男，博士，教授，lhy1204@cugb.edu.cn

061423-1