Page 179 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

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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 ε ε 第 6 期

ε max ε max ε max ε max ε max ε max
0.355 0.875 1.802 0.289 1.078 3.150
0.293 0.770 1.596 0.249 0.962 2.824
0.232 0.666 1.390 0.210 0.846 2.498
0.170 0.561 1.184 0.170 0.730 2.171
0.108 0.456 0.978 0.130 0.615 1.945
0.047 0.352 0.772 0.091 0.499 1.519
−0.015 0.247 0.566 0.051 0.383 1.192
−0.077 0.143 0.360 0.011 0.267 0.866
−0.139 −0.029
0.038 0.155 0.152 0.539
2 600 s 3 000 s 4 200 s 2 600 s 3 000 s 4 200 s
ε max ε max ε max ε max ε max ε max
4.272 3.071 4.773 4.258 5.084 6.069
3.771 2.703 4.375 3.806 4.529 5.397
3.271 2.336 3.977 3.355 3.974 4.724
2.770 1.969 3.579 2.903 3.419 4.051
2.270 1.602 3.181 2.451 2.864 3.379
1.769 1.235 2.783 2.000 2.309 2.706
1.269 0.868 2.385 1.548 1.754 2.033
0.768 0.501 1.987 0.097 1.199 1.361
0.268 0.134 1.589 0.645 0.644 0.688
4 916 s 4 920 s 4 925 s 4 912 s 4 915 s 5 470 s
(b) A15 (c) A25
图 9 DIC 应变监测云图
Fig. 9 Diagrams of DIC strain monitoring
在整个 DIC 应变监测过程中，3 种试件都具有同一规律，即卸载面表面应变分布明显被结构面控
制，从顶部到底部逐渐变小，出现了均匀的梯度分布现象。随着加载的进行，卸载面表面应变逐步变大，
试件顶部位置由于结构面的存在产生了明显的应力集中现象，在整体应变场中应变最大。这也进一步
说明岩爆主要发生在结构面之间的试件顶部位置。而在岩爆发生之前，可以观察到试件顶部的同一水
平位置应变场分布逐渐不均匀，出现这种现象是由于试件顶部发生破坏瞬间释放了弹性能。试件首先
发生破坏的位置会由于碎屑的崩落和弹射而迅速释放应力，导致周围应变场重新分布，而卸载面其他未
破坏部分的应变场迅速降低后再迅速升高，以致最终发生破坏。

3.4 卸载面红外辐射演化特征
红外辐射温度场在一定程度上也能预示岩 Τemperature/℃
爆的发生。通过自主研发的岩爆仪捕捉试件卸 35.00
34.38
载面在受力过程中的红外辐射值。在卸载面上， 33.76
红外辐射值相对更高的区域即为“高温区”，这 33.13
些区域在红外辐射特征图中会展现出更高的暖 32.51
31.90
色调，如图 10 所示。以试件 A25 为例，在加载初 30.63
3 782.08 s 4 924.54 s 4 926.04 s
期，能量统一在顶部聚集，出现高温聚集区。随 30.00
着加载的进行，上部高温区不断扩大，且该区域 Τemperature/℃
温度明显高于其他部位；直至第 1 次破裂，片状 35.00
34.38
碎块掉落瞬间，表面高温区迅速消散，开始孕育 33.76
下一次破裂。继续加载，试件进入稳定破坏期， 33.13
高温聚集区开始全面崩塌，大量高温碎块掉落， 32.51
31.90
形成岩爆坑。已有研究 [26] 表明，岩爆通常发生 30.63
5 459.21 s 5 467.10 s 5 469.17 s
在红外高温区域，而本文中岩爆发生位置也是结 30.00
构面暴露在卸载面处的红外温度场高温区域，表 图 10 红外辐射特征
明含缓倾结构面的岩体结构面附近更容易积聚 Fig. 10 Infrared thermal
能量，导致破坏以至发生岩爆。
为分析含缓倾结构面试件在整个加载过程中最高温度随时间的演化过程，统计分析了含结构面试件
在加卸载过程中卸载面的最高温度-时间曲线，如图 11 所示。以试件 A25 为例进行分析，如图 11(c) 所示。
可以看出，整个过程大致可分为起始波动期（Ⅰ）、温度平稳期（Ⅱ）和温度突升期（Ⅲ）3 个阶段。在起始波

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