Page 176 - 《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

切向拉应力峰值仅为 5.2 MPa，低于岩石的抗拉强度，且拉应力的作用时间仅有 35 μs，爆破裂纹难以在孔
间贯通。不同侧压系数条件下，炮孔连线方向上中点 O 的切向应力变化曲线如图 15(b) 所示。同样的，
侧压系数为 0.5、1.5 和 2.0 时，其对应的切向拉应力峰值分别为 28.8、25.0 和 22.1 MPa，均高于岩石的抗
拉强度，因此岩体的预裂爆破效果较好。而侧压系数为 0 时，即单向受压时，点 O 处的切向应力峰值仅
有 6.5 MPa，低于岩石的抗拉强度，此时的预裂爆破效果最差。当竖直方向上的初始压力固定，水平方向
上初始压力不断升高时，岩体预裂爆破效果并不是随之变得越来越差。因此，非静水压力条件下，预裂
爆破效果不仅与初始压力值相关，还受水平方向与竖直方向上的主应力差影响，爆破裂纹更倾向于沿着
最大主应力方向扩展。实际岩体爆破工程中，建议预裂孔应尽可能沿最大主应力方向布置，从而更好地
发挥地应力对爆破裂纹的诱导作用。

40 40
20 20
0 0
σ θ /MPa σ θ /MPa
d −20 d −20
−40 −40
N0 H1 A1 A2
−60 H2 H3 −60 A3 A4
−80 −80
0 40 80 120 160 200 240 0 40 80 120 160 200 240
Time/μs Time/μs
(a) Hydrostatic pressure (b) Anisotropic pressure
图 15 不同工况下中点 O 处动态切向应力的时程曲线
Fig. 15 Dynamical tangential stress-time curves at the middle point O under different conditions

3.3 裂纹扩展机制
地应力下岩体预裂爆破裂纹扩展模式如图 16 所示。由图 16 可知，爆破裂纹扩展模式大致可以分
为两类，即孔间裂纹贯穿型（Type Ⅰ）和孔间裂纹非贯穿型（Type Ⅱ）。静水压力下，岩体爆破裂纹的数量
随着静水压力的增加而减少，且损伤程度逐渐降低，破裂模式逐渐由Ⅰ型向Ⅱ型转变。当静水压力达到
30 MPa 时，爆破裂纹未能在孔间贯穿。非静水压力条件下，随着侧压系数的增加，爆破裂纹与损伤程度
也呈现降低减缓的趋势，但其破裂模式却呈现出由Ⅱ型向Ⅰ型的转变趋势，其原因可通过裂纹扩展机制
解释。总的而言，岩体破裂模式的变化规律与上述分析结论具有较好的一致性。

N0 (type Ⅰ) H1 (type Ⅰ) H2 (type Ⅰ)

H3 (type Ⅱ) H4 (type Ⅱ) A1 (type Ⅱ)

095201-14

Ⅰ Ⅰ Ⅰ