Page 148 - 《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

Experimental

Strain/% results
10
8
6
4
2
0
−2
−4
−6
Circumferential crack
Strain
0.20 Numerical
0.18 results
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02 t=125 μs t=250 μs t=375 μs t=500 μs t=625 μs
0
图 13 钻孔周围应变场的演变
Fig. 13 Evolution of the strain field around the borehole

100

Experimental results
Numerical results
Cumulative percentage/% 60
80

40

20
0
0.001 0.01 0.1 1 10 100
Size/mm
图 14 完整试样爆破块度分布实验结果与数值计算结果对比
Fig. 14 Comparison of experimental and numerical results of
fragmentations distribution on intact specimen
3.2.2 有效应力与塑性应变演变
爆破开始后，炮孔壁受到等效荷载，产生径向和环向应力 [31] 。这些应力以柱状表面波的形式向外传
播，与节理相遇并相互作用 [47] 。当遇到节理时，应力波在节理表面发生反射和透射，导致应力水平局部
变化 。图 15 显示了爆炸后不同时间点试样中 von-Mises 应力的分布。显然，应力波以相同的速度传
[9]
播，直到遇到节理。然而，应力波与节理之间的相互作用因节理倾角的不同而不同。可以观察到，应力
波在穿过节理后显著衰减，如图 15 中 t = 680 μs 处所示。由于节理和炮孔的空间位置不同，节理上并非
所有点都会同时受到应力，如图 15 中 t = 480 μs 处所示。
图 16 为数值模拟过程中试样应力场的传播情况，显示了应力在节理处的反射和透射，以及在自由
端的反射。明显地，反射应力的振幅随着节理倾角的增大而增大。为了更清楚地了解节理处应力的
传播和衰减，图 17 描绘了整个数值模拟过程中峰值有效应力沿试样中心轴的分布情况。该图表明，
炮孔周围应力迅速降低；同时由于节理附近反射应力的叠加，峰值应力上升。该图清晰地说明了节理

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