Page 178 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 吝曼卿，等： 缓倾结构面岩体在梯度应力作用下的岩爆模型 第 6 期

间之比，单位为 kHz）的比 k 可用于大致区分岩石内部裂纹类型 [24] 。在 JCMS 建筑规范中，将斜率为 k 且
经过原点的直线作为 2 种裂纹分类的分界线，k 可取 1～200 之间的任意整数。k 的取值会影响试验结束
后不同裂纹的数目，但在同种加载方式下，k 值不会影响裂纹演化趋势 [25] 。基于 3 个试件均按最高梯度路
径加载，RA 的取值范围为 0～50 ms/V，AF 的取值范围为 0～80 kHz，因此，针对本试验模型，k 取值为 2。
图 8 给出了不同缓倾结构面试件在整个岩爆演化过程中 AF-RA 值分布散点图。由图 8 可知，随着试件
所含结构面倾角的增大，试件内部受力破坏由以应变型张拉破坏为主逐渐向张拉-剪切复合型破坏过渡。

80 80 80

60 Tension 60 Tension 60 Tension
AF/kHz 40 71.9% 28.1% AF/kHz 40 69.6% Shear AF/kHz 40 67.1% Shear
Shear
20 20 30.4% 20 32.9%

0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
RA/(ms·V ) RA/(ms·V ) RA/(ms·V )
−1
−1
−1
(a) A5 (b) A15 (c) A25
图 8 AF-RA 值分布散点图
Fig. 8 AF-RA distribution scatter plot

3.3 DIC 卸载面破裂演化特征
DIC 是利用物体变形前后特定散斑点的统计强相关性能，实现对相关材料的表面位移场进行分析，
可为监测试件表面的变形破坏提供有效手段。本文中，利用 DIC 监测技术得到试件卸载面的表面应变
场，如图 9 所示。图中的不同颜色代表不同的应变程度，颜色越鲜艳，表示应变越大，而图中的线性图例
代表每种颜色对应的具体应变值以及占比情况。最大相对应变（ε ）是全局应变的最大值与最小值之
max
间的差异，用于衡量试件应变分布的不均匀程度，数值越大，表示应变集中情况越显著。
以试件 A15 为例，具体分析发生岩爆的整个过程中其 DIC 应变场的演化规律，如图 9(b) 所示。从对
试件进行卸载开始监测，监测初期，卸载面表面的应变场呈现顶部大、底部小的状态。加载至 3 000 s
时，表面应变场被分成均匀的 3 部分，此时，最大相对应变为 0.875。继续加载至 4 916 s，表面右上角出现
应变集中现象，表示试件已产生破坏，此时最大相对应变为 4.272。当加载至 4 920 s 时发生岩爆，此时监
测到岩体周围应变迅速下降，最大相对应变仅为 3.071，但是很快应变重新分布，当最大相对应变上升至
4.770 时，产生明显的宏观岩爆破坏。

ε max ε max ε max
0.524 1.136 2.100
0.455 1.003 1.867
Structural
0.387 0.870 1.634
plane 0.318 0.737 1.400
0.249 0.604 1.167
0.180 0.471 0.934
0.112 0.338 0.700
0.043 0.205 0.467
−0.026 0.072 0.234
2 600 s 3 000 s 4 200 s
ε max ε max ε max
3.446 4.923 5.113
3.064 4.347 4.539
2.682 3.771 3.964
2.300 3.195 3.390
1.918 2.619 2.816
1.536 2.043 2.241
1.154 1.467 1.667
0.772 0.891 1.093
0.390 0.315 0.519
4 570 s 4 830 s 4 835 s
(a) A5
ε ε ε ε ε ε
061442-9

−0.015
−0.077
−0.139 −0.029
ε ε ε ε ε ε