Page 144 - 《爆炸与冲击》2025年第6期
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第 45 卷 陶 明，等： 不同倾角充填节理对岩石爆破块度的影响 第 6 期
2 试验结果与处理
2.1 试样动态破坏
试样的最终断裂形态如图 5 所示，可以看
Intact
出，由于直接受到爆破影响，试样的左侧被粉碎，
形成了以爆破孔为中心、大致呈圆锥形的辐射 β=15°
状断裂面。随着节理倾角的增大，当 β＞30°时，
试样断口处的垂直裂纹增加，这是因为随着节理 β=30°
倾角的增大，更多的应力波在节理面发生反射，
β=45°
在爆炸形成的新自由面附近产生拉伸波和垂直
拉裂纹。除完整试样外，有节理的试样均沿节理 β=60°
面断裂。
图 6 为爆破引起的裂纹分布形态，可见在炮 β=90°
孔周围近场形成破碎区，裂纹区域包含径向裂纹
和环向裂纹 [27-29] 。由于炮孔周围存在 3 个自由
图 5 试样最终破坏情况
面，反射的爆炸应力波产生拉伸波，导致靠近自
Fig. 5 Final destruction of the samples
由面处发生拉伸破坏。此外，节理面产生的反射
拉伸波也会在炮孔周围诱发垂直裂纹，反射拉伸波产生的垂直裂纹与爆炸引起的径向裂纹和环向裂纹
共同构成了图 6 中的最终破坏边界。
Free surface
Reflected Final fracture boundary
wave
Circumferential crack
Free surface Radial crack
Tensile crack
Damage boundary
Free surface
图 6 内、外层爆破效果及岩体爆破块度分区示意图
Fig. 6 Illustration of inner and outer blasting effects and partition of rock blasting fragmentation
雷管起爆后，利用高速摄像机记录炮孔周围裂纹的发展和破坏过程，如图 7 所示。可以观察到，在
起爆初始阶段，由于雷管在产生径向应力的同时，还产生了显著的环向拉应力，炮孔周围首先产生径向
发散裂纹 [30-31] ，但混凝土的抗拉强度远低于抗压强度，导致沿炮孔边缘出现径向发散的裂纹，进而在自由
面反射拉伸应力波和动荷载所引起卸荷效应 [32] 的共同作用下，形成环状拉裂纹。由于炮孔附近的三个
自由面均垂直于爆炸产生的波前，形成了大量反射拉伸波，如图 7 中 t=625 μs 时刻炮孔周围一圈环向裂
纹所示。此外，爆炸过程中必然会产生尘烟，尘烟在爆破过程中会促进裂纹的扩展，但由于其包含有毒
气体，在操作过程中应采取适当措施尽量减少有毒气体的扩散。从图 7 中可以看出，随着爆破过程的进
行，从炮孔中突出的烟尘面积逐渐增大。
爆炸产生的应力波从炮孔向外传播，对节理面产生动态扰动，利用 DIC 技术获得了起爆后不同时刻
节理面的动态响应，如图 8 所示。
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