Page 123 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 黄 琦，等： 复合型聚能药型罩作用下岩石的定向断裂 第 6 期

主裂纹保持近似直线扩展，炮孔邻近仅有少量爆生裂纹，非聚能区域几乎无长裂纹出现；α=75°工况，主
裂纹的平直度与裂纹扩展长度均明显降低，且炮孔周围围岩损伤范围扩大，围岩的保护能力显著减弱。

B 1
A 1 A 2

A 1 A 2

B 2

B 1 B 2
图 10 二值化划分图
Fig. 10 Binary partition graph

材料破坏过程中形成的裂纹具有明显的分形特征，其复杂程度可通过分形维数 D 表征，分形维数与
损伤变量之间存在幂函数关系 [24] 。相同或相近的爆破损伤面积可能对应不同的裂纹扩展形态，产生不
同的分形维数。相较于传统损伤面积指标，分形维数能够更准确地反映裂纹结构复杂性及损伤演化过
程，可作为定量表征爆破损伤的重要参数。如图 11 所示，通过对不同药型罩开口角度下 A 、A 、B 、
1
1
2
2
B 处的裂纹轨迹进行计盒维数的计算并拟合为线性方程，拟合曲线的决定系数 R 均大于 0.98，表明实验
2
数据与拟合曲线之间具有极高的相关性，此模型能够精确地捕捉裂纹轨迹的分形特征。

10 A 1 10 A 1
A 2 A 2
B 1 B 1
8 B 2 8 B 2
lgN(δ) 6 lgN(δ) 6

4 D A1 =1.026 7 4 D A1 =1.208 6
D A2 =1.040 0 D A2 =1.224 3
2 D B1 =1.007 6 2 D B1 =1.119 2
D B2 =1.188 8 D B2 =1.159 3

0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
lgδ lgδ
(a) α=30° (b) α=45°

10 A 1 10 A 1
A 2 A 2
8 B 1 8 B 1
B 2 B 2
lgN(δ) 6 lgN(δ) 6
4 D A1 =1.302 0 4 D A1 =1.285 9
D A2 =1.286 8 D A2 =1.154 1
2 D B1 =1.151 5 2 D B1 =1.169 6
D B2 =1.083 7 D B2 =1.222 7
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
lgδ lgδ
(c) α=60° (d) α=75°

图 11 裂纹轨迹的计盒维数拟合曲线
Fig. 11 Fitting curves of the box dimension of the crack trajectory

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