Page 145 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

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

t=125 μs t=250 μs t=375 μs

t=500 μs t=625 μs t=750 μs

Blasting fume Radial cracks Circumferential crack

图 7 钻孔周围破坏过程高速照片
Fig. 7 High-speed photographs of the destruction process around the borehole

(a) β=15° (b) β=30° (c) β=45°

(d) β=60° (e) β=90°
图 8 节理应变场演变 (t = 250, 375, 500, 625, 750, 875 μs)
Fig. 8 Strain field evolution of joints(t = 250, 375, 500, 625,750, 875 μs)

由于充填材料与混凝土的材料性质不同，应力波在传播过程中，在接触界面处会发生反射和透射，
从而产生次生 SV 波，并引起颗粒极化方向的改变 [33] 。充填材料和界面的刚度相对于混凝土试样要小得
多，因此，在应力波的作用下会发生明显的形变。节理面上的应力可以分解为垂直于节理面的法向压缩
[6]
和沿节理面的剪切，而次生 SV 波会促使压缩变形和剪切滑移的发生 。当节理倾角小于 90°时，炮孔附
近的节理会发生较大的变形，随着应力波向节理右侧传播，应变由上而下逐渐增大，直至节理破坏、分
离。节理的破坏也会消耗一部分爆炸能量，导致其附近反射和透射能量降低，耗散能量的大小与其力学
参数有关。

2.2 试样爆破块度
为评估节理对爆破后块度分布的影响，试验中收集了爆破产生的破碎岩块，如图 9 所示。
通过图像处理方法得到爆破后的块度分布曲线如图 10 所示，可以看出，在小于 1 mm 的尺寸范围
内，不同节理倾角试样的块度差异不大，这归因于炮孔近场处于爆破破碎区，该区域对小尺寸块度的贡
献较大，受试样结构影响较小。但当块度大于 1 mm 后，节理倾角对爆破块度的影响变得明显。
图 11 给出了块度特征与节理倾角的关系，其中“x ”表示有 10% 的岩块块度小于该值，其他值同
10
理。可以看出，试样的 3 种特征块度均随倾角的变化先减小后增大，这与现有研究结果 [34] 一致，表明约
45°节理倾角是爆破破碎的最有利情况。
不考虑实际试验中可能会出现细微的变化，假设爆炸产生的总能量在所有试样上都是一致的，并假
设该能量在整个爆炸过程中都是守恒的。如 2.1 节所述，除了爆炸造成的直接破碎外，节理反射后的反
射拉伸波也会影响试样的破碎，大部分爆炸能量用于直接破碎岩石，剩余能量则以应力波的形式传播，

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