Page 169 - 《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

σ t σ t
σ c σ c
σ c σ c
σ t σ t
σ t σ t
σ g
σ c σ c
σ t σ t
σ t σ t σ t σ t
σ c σ c
σ c σ c σ c σ c
Charge 1 Charge 2 Charge 1 σ t σ t Charge 2
σ c (radial compression) σ t (tangential tensile) σ g
(a) Stress wave propagation (b) Stress wave superposition
图 6 相邻炮孔间应力波传播和叠加示意图
Fig. 6 Diagrams of stress wave propagation and superposition in adjacent holes

基于上述理论分析，将孔径固定为 40 mm，改变不耦合系数和孔距，进而计算不同地应力下岩体预
裂爆破孔间成缝时孔距与装药直径的关系，如图 7 所示。当地应力一定时，孔距越大，装药直径越大，说
明孔距扩大时，需要更多的药量产生更高的爆炸压力来保证预裂爆破的成功。此外，孔距与装药直径间
近似呈线性变化关系，随着地应力的升高，曲线斜率逐渐减小，说明地应力越高，孔距增大相同的距离所
需增加的装药量也越多。类似地，当孔距一定时，地应力水平越高，装药直径越大，说明地应力的存在会
对爆破裂纹产生抑制作用，地应力越高，就需要更多的爆炸能量，从而保证爆破裂纹能够顺利贯通。对
于不同孔距而言，地应力水平较低时，装药直径对爆破裂纹扩展行为的影响较显著。当装药直径一定
时，地应力水平越高，孔距越小。说明在较高地应力水平中开展预裂爆破时，在不改变开挖轮廓线的前
提下，又要保证预裂缝能够顺利贯通，相邻 2 个炮孔间的距离应当减小，意味着需要开凿更多的预裂孔
来实现预期的爆破效果。

0.62 D e /mm

30 24 30

25 0.56 22 25
Charge diameter/mm 15 Hole spacing/m 0.50 18 20 20
20

10
0.44
5
14 16 15
0.62 50 0.38 12 10
0.56 40
0.50 30
0.44 20 0.32 10 5
0.38 10 In-situ stress/MPa 0 10 20 30 40 50
0.32 0 In-situ stress/MPa
Hole spacing/m
图 7 不同地应力下孔距与装药直径之间的关系
Fig. 7 Relationship between hole spacing and charge diameter under different in-situ stresses

2 数值模型验证

理论模型可提供具体的数学解析表达式，但与岩石材料所表现出的动态力学响应有所区别。为此，
在线弹性理论模型的基础上，结合非线性有限元模型，进一步探究地应力下岩体预裂爆破损伤特征。基
于 Banadaki [26] 开展的花岗岩小型爆破实验，确定材料参数并验证数值模型。该实验选用材料较致密的

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