Page 52 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 刘红岩，等： 考虑裂隙粗糙度的岩体单轴压缩动态损伤模型 第 6 期

30 29 10

η=1 Climax strength
25 η=1.05 Elastic modulus
η=1.1
20 28
Stress/MPa 15 Climax strength/MPa 9 Elastic modulus/GPa

10 27
5

26 8
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.10
Strain η
(a) Dynamic stress-strain curves (b) Climax strength and elastic modulus
图 7 裂隙面分形维数 η 对岩体动态力学特性的影响
Fig. 7 Effect of the crack fractal dimension η on the rockmasµμs dynamic mechanical behavior

3.2.2 裂隙面基本摩擦角 φ 对岩体动态力学特性的影响
b
取裂隙面基本摩擦角 φ 分别为 0°、15°、30°等 3 种工况探讨其对岩体动态力学特性的影响，计算结
b
果如图 8 所示，可以看出，当 φ 由 b 0°分别增加到 15°和 30°时，岩体动态应力-应变曲线的斜率及峰值强度
点均呈现增加趋势：岩体动态峰值强度由 26.24 MPa 分别增加到 27.28 和 28.80 MPa，增加幅度分别为

3.96% 和 9.76%；而弹性模量也由 8.16 GPa 分别增加到 8.62 和 9.16 GPa，增加幅度分别为 5.64% 和
12.25%。这说明 φ 对岩体动态力学特性有较大影响，影响程度也随 φ 的增加而增加。类似地，随着
b
b
φ 的增加，裂隙面抗剪强度增大，进而岩体单轴动态抗压强度及弹性模量亦随之增加。
b

35 29.0 10.0

ϕ b =0° Climax strength
30 ϕ b =15° 28.5 Elastic modulus 9.6
25 ϕ b =30° 28.0
Stress/MPa 20 Climax strength/MPa 27.5 9.2 Elastic modulus/GPa

15
8.8
10 27.0
5 26.5 8.4
26.0 8.0
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0 5 10 15 20 25 30
Strain ϕ b /(°)
(a) Dynamic stress-strain curves (b) Climax strength and elastic modulus
图 8 裂隙面基本摩擦角 φ b 对岩体动态力学特性的影响
Fig. 8 Effect of the crack face basic friction angle φ b on the rockmass dynamic mechanical behavior

3.2.3 裂隙长度 2a 对岩体动态力学特性的影响
取裂隙长度 2a 分别为 1、2、3 cm 等 3 种工况探讨其对岩体动态力学特性的影响，计算结果如图 9
所示，可以看出，当 2a 由 1 cm 分别增加到 2 和 3 cm 时，岩体动态应力应变曲线的斜率及峰值强度点均
呈现降低趋势，且其降低幅度较大：岩体动态峰值强度由 31.37 MPa 逐渐降低至 27.28 和 23.90 MPa，降低
幅度分别为 13.04% 和 23.81%；而弹性模量也由 9.91 GPa 逐渐降低至 8.62 和 7.42 GPa，降低幅度分别为

13.02% 和 25.13%。这说明随着 2a 的增加，岩体动态峰值强度和弹性模量均明显受到影响，其影响程度
也随裂隙长度的增加而增加趋势。这是由于随着 2a 的增加，由式 (11) 或 (12) 可知，岩体损伤增加，相应
地，岩体单轴动态抗压强度及弹性模量均减小。

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