Page 178 - 《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

图 17(a) 所示，t=20 μs 时，爆破裂纹在孔壁处呈辐射状向四周传播，在爆炸压力作用下岩体质点沿径向产
生塑性变形。径向裂纹不断向外扩展，应力波在孔间相遇叠加，t=100 μs 时，岩体质点在叠加应力波作用
下沿切向产生拉应力，促使孔间裂纹形成。t=200 μs 时，孔间裂纹与径向裂纹相遇凝聚，最终形成宏观破
裂面。Ⅱ型破裂过程如图 17(b) 所示，爆炸初期，Ⅱ型爆破裂纹的扩展行为与Ⅰ型基本一致，但压碎区与
裂隙区的范围相对较小。t=100 μs 时，从位移矢量图可以看出，初始压力对孔间中点附近岩体质点的抑
制作用。t=200 μs 时，即使质点有朝相反方向的运动趋势，但位移变化量较小，并不能促使裂纹的形成，
最终裂纹扩展趋于稳定状态。

3.4 损伤分布特征
为更好地理解岩石预裂爆破损伤特征，通过 Hough 变换法 [31] 量化表征爆破裂纹的分布形态。首
先，导出数值计算模型的损伤云图，然后通过图像处理软件对损伤云图进行二值化处理。最后，将二值
化图像导入到 Matlab 程序中进行二次图像处理，便可获得最终的爆破裂纹分布形态。
爆破裂纹分布特征如图 18 所示。正东方向，即水平方向正半轴定义为 0°方向，并规定逆时针为正
方向。从裂纹分布玫瑰图可以看出，预裂爆破中，裂纹的角度分布具有中心对称性，且大部分角度的频
率分布在 1%～5%，这说明裂纹角度分布是相对平均的。此外，相较于水平方向，竖直方向上的裂纹占比
较少，这是由于炮孔连线方向上应力波叠加效应导致的。
从裂纹的长度统计直方图来看，裂纹分布频率具有上下对称性，且在竖直方向上的分布频率最高。
通过正弦函数拟合，发现裂纹的分布频率随着角度的增大变化较明显，在静水压力时，波峰和波谷分别

10 10
H1 H2
8 10% 5% 1% 8 10% 5% 1%
Frequency/% 6 4 Frequency/% 6 4

2 2

0 0
0 60 120 180 240 300 360 0 60 120 180 240 300 360
Crack angle/(°) Crack angle/(°)
12 12
H3 H4
10 10
Frequency/% 8 6 10% 5% 1% Frequency/% 8 6 10% 5% 1%

2 4 4 2
0 0
0 60 120 180 240 300 360 0 60 120 180 240 300 360
Crack angle/(°) Crack angle/(°)
(a) Hydrostatic pressure

A1 A2
8 10% 5% 1% 8 10% 5% 1%
Frequency/% 6 4 Frequency/% 6 4

2 2

0 0
0 60 120 180 240 300 360 0 60 120 180 240 300 360
Crack angle/(°) Crack angle/(°)

095201-16