Page 168 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 马泗洲，等： 地应力对岩体预裂爆破成缝过程的影响 第 9 期

裂缝的不是中点，而是中点附近的某一点，求得该点处的切向拉应力，并与岩石的抗拉强度比较，便可判
定预裂爆破时孔间裂缝能否贯通。

120 ψ=3 120 ψ=3
ψ=6 ψ=6
90 ψ=9 90 ψ=9
ψ=12 ψ=12
σ θ /MPa 60 ψ=15 σ θ /MPa 60 ψ=15
d d
30 30

0 0

−30 −30
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
[t−(r−a)/c p ]/μs [t−(r−a)/c p ]/μs
(a) Single-hole blasting (b) Dual-hole blasting
图 4 不同爆破荷载下动态切向应力演化
Fig. 4 Evolution of the tangential stress under different blasting loads

Single-hole Dual-hole
45 400 45
ψ=9 ψ=9
ψ=12 ψ=12 40
30 ψ=15 ψ=15 300
σ θ /MPa 15 σ θ /MPa 35
d d 200 30
0 −5.0 −2.5 0 2.5 5.0
100

−15
0
0 20 40 60 80 100 −15 −10 −5 0 5 10 15
[t−(r−a)/c p ]/μs ψ
(a) Comparison of single-hole and dual-hole blast (b) Maximum tangential stress distribution under dual-hole blast
图 5 动态切向应力的比较与孔间峰值应力分布
Fig. 5 Dynamic tangential stresses and distribution of maximum stress in adjacent holes

1.3 预裂爆破孔间成缝准则
相邻炮孔间应力波传播和叠加过程如图 6 所示。应力波叠加类型分为平行波与斜波 2 种，其波阵
面可分解为径向压缩应力分量 σ 和切向拉伸应力分量 σ ，如图 6(a) 所示。当波阵面在中点 O 附近相遇
c
t
时，炮孔连线上的平行波首先发生叠加。由于切向应力分量方向相同，应力波叠加后拉应力显著增强，
在拉应力作用下，岩体会沿相反方向发生变形。斜波叠加略滞后于平行波，由于其波阵面切向分量不在
同一方向，此时会与另一个波阵面的法向分量相互抵消，进而使得拉应力降低，如图 6(b) 所示。值得注
意的是，地应力在竖直方向会产生压应力，根据应力波叠加破坏理论 [25] ，给出预裂爆破孔间成缝准则：当
竖直方向上叠加的合外力大于岩体抗拉强度时，便会发生拉伸破裂，进而孔间裂纹扩展连接，最终贯通
成缝：

σ d θ,min ≥σ g + f t (10)
σ d 为切向拉应力峰值的最小值；f 为岩体抗拉强度；σ 为岩体受到的地应力，可以根据 σ =
t
g
式中： θ,min g
[(σ max +σ )+(σ −σ max )cos(2α)]/2 确定，其中 σ ma x 和 σ mi n 分别为最大主应力和最小主应力，α 为相邻 2 个
min
min
炮孔的连线与水平方向的夹角。
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