Page 116 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

Area 2
Area 4
−20
20 0
0
−20 20
第 45 卷 陶子豪，等： 爆破荷载作用下透明脆性材料的三维裂纹扩展行为 第 9 期

−20
20
20 0 −20 0
0 20 y/mm 0 −20 y/mm
−20 x/mm 20
x/mm
40 −40
(c) Area 2 (d) Area 3

−20
10
−10
20 0
0 0 0 y/mm
y/mm 20
10 −10 x/mm −20
x/mm
(e) Area 4 (f) Area 5

Height/mm
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
图 8 不同区域下断裂面的三维形貌色谱图
Fig. 8 3D morphology chromatogram of the lower fracture surface in different regions
在切向上发生拉伸变形，介质沿切向破裂，在炮孔附近形成细密的径向裂纹群，裂纹面起伏较明显，表面
较粗糙。随后，在应力波和爆生气体共同作用下初始裂纹持续扩展并贯通。

3.3 裂纹面的高差和平整度

通过提取三维断裂面上微凸体的高度和方差定量描述断面三维形貌变化规律，评价掏槽爆破不同
距离处裂纹特征 [23-25] 。选取断裂表面最低点作为参考点，求出断面上任意点高度：

H x = N x − N min N min = min{N 1 ,N 2 ,N 3 ,··· ,N n−1 ,N n } (1)
式中：H 为破裂面上任意点的相对高度，N 为破裂面上任意点的绝对高度。
x
x
为了表征裂纹面高度变化规律，断裂面上所有点高度 H 的平均值 H 和断裂面微凸体高程方差 σ 分
¯
2
i
别通过下式计算：
n
1 ∑
¯
H = H i (2)
n
i=1
n
1 ∑
¯
2
σ = (H i − H) 2 (3)
n
i=1
通过式 (1)～(3) 可以得到掏槽爆破裂纹面不同位置表面凹凸的相对高度和方差，如图 9 所示。随着
到炮孔距离的增大，断裂面微凸体的最大高度和方差均呈现先增大后减小的趋势，波动幅度较大。其中
2
在炮孔周围区域 1 到区域 2 处，最大高度从 3.2 mm 增大至 5.1 mm，增大了 59.4%，方差从 0.796 mm 增大
2
至 0.817 mm ，增大了 2.6%，说明在爆炸近区裂纹面点云数据离散性较大，裂纹面起伏较明显，易出现较
093102-9