Page 150 - 《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

观察结果相符，特别是在爆炸的早期阶段。在 t = 680 μs 时，可以观察到不同试样之间应变分布的明显差
异（特别是在节理周围），这是由于节理附近反射的拉伸波和入射压缩波的叠加导致应变分布发生变
化。在 t = 880 μs 时刻，可以观察到明显的垂直于波传播方向的拉伸裂纹，这与试验结果一致。此外，这
些裂纹的分布受节理倾斜角的影响，如第 2.2 节所述。此外，除了透射之外，一部分入射能量还用于产生
节点变形，而剩余的能量被反射并导致试样的二次破碎。

140 Intact 1.0 V-M stress 1.0
β=15° 0.9 Velocity 0.9
60 β=30° 0.8 0.8
β=45°
Peak stress/MPa 40 β=60° V-M stress transmittance factor 0.7 0.7 Velocity transmittance factor
β=90°
0.6
0.6
20 0.5 0.5
0.4
0.4
0 0.3 0.3
20 40 60 0.2 0 20 40 60 80 100 0.2
Distance from the free surface/cm β/(°)

图 17 应力衰减曲线 图 18 穿节理透射
Fig. 17 Stress attenuation Fig. 18 Transmission across the joint

Effective plastic strain
2.0
1.8
1.6
t=80 μs t=280 μs t=480 μs 1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0

t=680 μs t=880 μs t=1 080 μs

图 19 有效塑性应变云图
Fig. 19 Cloud chart of effective plastic strain
由于采用了有限元数值模拟软件，模拟中没有岩块从试样上脱落，这有助于重建裂纹网络。利用

Healy 等 [48] 开发的处理工具包 FracPa Q，从数值模拟中获得的 6 个试样最终损伤裂纹分布和相应的裂纹
倾角分布玫瑰图绘制在图 20 中。
从图中可以看出，节理的存在对裂纹分布有明显影响。对于无节理的情况，试样的损伤主要受到爆
炸引起的应力波和 3 个自由面反射的影响，在 3 个自由面附近形成了平行于自由面的拉伸裂纹 [49] 。对于
有节理的情况，同样会产生来自三个自由面的反射应力波和与自由面平行的拉伸裂纹，不同之处在于，
在炮孔和节理之间的区域还出现了垂直裂纹。从图 20 可以看出，节理的倾斜角越大，垂直裂纹的数量
越多，此外，节理的存在导致水平裂纹的数量先增加后减少。这些结果显示了节理对试样爆破破碎存在
显著影响。

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