Page 45 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 第 6 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 45, No. 6
2025 年 6 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Jun., 2025

DOI：10.11883/bzycj-2024-0335

考虑裂隙粗糙度的岩体单轴压缩动态损伤模型 *

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刘红岩 ，薛 雷 ，张光雄 ，王光兵 ，王基禹 ，和铁柱 ，邹宗山 3
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（1. 中国地质大学 (北京) 工程技术学院，北京 100083；
2. 中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室，北京 100029；
3. 保利民爆哈密有限公司，新疆 哈密 839000）
摘要： 为了在裂隙岩体动态损伤模型中考虑裂隙粗糙度的影响：首先，基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参
数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型，通过引入 Barton 建立的粗糙裂隙 JRC-JCS 抗剪强度模型，提
出了能够考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型；其次，将该计算模型引入到前人提出的考虑宏细观缺陷耦合
的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型中，建立了能够考虑裂隙粗糙度的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型；
最后，通过参数敏感性分析研究了裂隙粗糙度（JRC）、裂隙面基本摩擦角 φ b 、裂隙长度 2a 对岩体动态力学特性的影
响。结果显示，当 JRC 由 0 分别增加到 10 和 20 时，岩体动态峰值强度由 26.42 MPa 分别增加到 27.28 和 28.37 MPa；当
φ b 由 0°分别增加到 15°和 30°时，岩体动态峰值强度由 26.24 MPa 分别增加到 27.28 和 28.80 MPa；当 2a 由 1 cm 分别增加
到 2 和 3 cm 时，岩体动态峰值强度由 31.37 MPa 分别降低至 27.28 和 23.90 MPa。同时为了更精确地刻画裂隙面粗糙度
的影响，将裂隙面分形维数引入到岩体动态损伤模型中，不但提高了模型计算精度，而且拓宽了其应用范围，更便于实
际工程应用。
关键词： 非贯通裂隙岩体；裂隙粗糙度系数；应力强度因子；JRC-JCS 抗剪强度模型；单轴压缩动态损伤模型
中图分类号： O346 国标学科代码： 13015 文献标志码： A

A uniaxial compressive dynamic damage model for rockmass
considering the crack roughness

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LIU Hongyan , XUE Lei , ZHANG Guangxiong , WANG Guangbing ,
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WANG Jiyu , HE Tiezhu , ZOU Zongshan 3
（1. School of Engineering & Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China;
2. Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering, Institute of Geology and Geophysics,
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
3. Poly Explosive Hami Co., Ltd., Hami 839000, Xinjiang, China）
Abstract: In order to take into account the influence of the crack roughness, first of all, on basis of the calculation model for
the rockmass macroscopic damage variable which can take into account the crack geometry parameter, strength parameter and
deformation parameter, a calculation model for the rockmass macroscopic damage variable is proposed by introducing the
JRC-JCS shear strength model for the rough crack established by Barton, which can consider the crack roughness. Secondly,
the proposed calculation model is introduced into the uniaxial compressive dynamic damage model for the rock mass with the
non-persistent crack, which both considers the coupling of the macroscopic and microscopic defects, and then a uniaxial
compressive dynamic damage model for the rock mass with the non-persistent crack is established which can consider the
crack roughness at the same time. Finally, the effect of crack roughness JRC and crack basic friction angle φ and crack length
b

* 收稿日期： 2024-09-10；修回日期： 2024-11-13
基金项目： 北京市自然科学基金（8222031）；2024 年河南省重点研发与推广专项（科技攻关）（242103220059）；河南省高等
学校青年骨干教师培养计划（2024GGJS200）；新疆维吾尔自治区“天池英才”领军人才计划（2023）
第一作者： 刘红岩（1975－ ），男，博士，教授，Lhyan1204@126.com

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