Page 12 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 马泗洲，等： 围压与爆破耦合作用下节理岩体裂纹的扩展行为与影响因素 第 6 期

数 R 计算公式如下：
k
max|v Tk | max|v Rk | ( )
T k = ， R k = k = p,s (6)
max|v Ik | max|v Ik |
无围压下，P 波穿过节理透、反射系数随入射角度的变化规律如图 5(a) 所示。随着入射角 α 的增
大，透反射系数分别增大和减小，特别在 0°附近，透、反射系数的变化更为显著。S 波的透、反射系数随
着入射角度增大会呈现增长趋势，且增长速率逐渐降低，当入射角度为 0 时，S 波的透、反射系数均为 0，
这些规律与之前的研究具有较好的一致性 [22] 。入射角 α=0 时，不同围压下 P 波透、反射系数变化如
图 5(b) 所示。静水压力下，应力波透、反射系数随着围压的增加分别呈增大和减小的变化趋势；非静水
压力下，应力波透、反射系数随着最大主应力的增加呈减小和增大的变化规律，这可能是因为水平方向
压力的增加，阻碍了节理侧向变形的趋势，从而改变了透反射系数的变化规律。

1.0 T p R S 1.0 T P
Transmission and reflection coefficients 0.6 Transmission and reflection coefficients 0.8
T S
0.9
0.8
R p
R P
0.7
0.4
0.6
0.5
0.2
0
0.3
0 10 20 30 40 50 0.4 0 10−10 20−10 30−10 30−30
Incident angle/(°) Confining pressure/MPa
(a) With incident angle of P-wave (b) With confining pressures
图 5 节理岩体的透反射系数变化
Fig. 5 Variations of transmission and reflection coefficients for jointed rock mass

2.2 爆炸压力演化
通过室内实验可以验证数值模型的有效性与合理性，不同方法下爆炸应力波的传播过程对比如图 6
所示。爆炸动光弹实验系统由光源、超高速相机、爆炸加载装置、同步控制器以及光弹仪组成，其中超
高速相机的曝光时间为 0.1 μs [23] 。试件采用环氧树脂薄板，长与宽均为 300 mm，厚度 5 mm，中心含半径
为 2 mm 的圆孔，其中装有 50 mg 叠氮化铅。圆孔中心与预制裂纹右端点水平距离为 90 mm、垂直距离
80 mm。由图 6(a) 可以发现，不连续面的存在显著改变了爆炸应力波的传播路径。首先，爆炸应力波以
炮孔为中心，呈同心圆形自由扩散。当应力波传播至预制裂纹迎爆侧时，发生反射，反射应力波与入射
应力波相互作用，形成了“拱形”波阵面。随后，应力波到达预制裂纹尖端，发生绕射，进而产生局部应
力集中。接着，应力波继续传播并作用于预制裂纹背爆侧。整个应力波传播过程，在数值模拟中也得到
了较好的体现，如图 6(b) 所示。

Reflected waves
Diffracted waves
20 mm 20 mm 20 mm 20 mm
(a) Laboratory test based on dynamic photoelasticity [23]

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