Page 102 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 胡 刚，等： 斜交节理岩体中纵波传播特性的理论研究 第 10 期

透射性能，但当持时超过某一阈值时，提升效果变缓；透射系数 T 变化规律不明显，即 S 波透射性能不
c
S
受入射纵波持时影响，反射系数 R 、R 的变化规律均与入射纵波持时呈负相关关系，但是反射系数
c
Pc S
R 始终大于 R 。
c
S
Pc
3.3 节理刚度
同样基于图 6(d) 的入射纵波参数与斜交节理岩体初始条件，仅改变 k n 0 或 k ，并且保持 k = k J2 ，
J1
s
n0
n0
J1
k = k J2 ，反射系数和透射系数的变化规律分别如图 9～10 所示。
s
s
从图 9 可知：当节理初始法向刚度 k 从 0 1.3 GPa/m 变化至 2.0、3.0、5.0、6.5 直至 7.8 GPa/m 时 [10] ，透
n
射系数 T 呈递增趋势，但是受节理法向非线性变形影响，增大速率逐渐减小，当 k =7.8 GPa/m 时，透射
c
P
n0
系数 T 为 c 0.75，与纵波入射单节理相比，斜交节理加速了入射纵波的衰减程度；反射系数 R 随着节理
c
P
P
初始法向刚度 k 的增大呈非线性减小（不同于线性节理的波浪状），与透射系数 T 变化规律正好相反，
0
c
n P
验证了节理界面波形分解的连续变化特性，当 k =1.3 GPa/m 时，反射系数 R 大于透射系数 T ，说明当
c
P
Pc
n0
节理性质较弱时，P 波反射能力越强；反射系数 R 和透射系数 T 均与节理初始法向刚度 k 呈负相关
0
c
c
S
n
S
关系并且表现为线性变化规律，但是透射系数 T 明显小于反射系数 R 。
c
S Sc

1.0 1.0
R Pc
R Pc
0.8 R Sc 0.8 R Sc
T Pc
T Pc
T Sc 0.6 T Sc
Coefficients 0.4 Coefficients 0.4
0.6
0.2 0.2
0 0
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
k n0 /(GPa·m ) k n0 /(GPa·m )
−1
−1
图 9 节理特性相同时 k n 对反射系数 图 10 节理特性相同时 k s 对反射系数
0
和透射系数的影响 和透射系数的影响规律
Fig. 9 Transmission and reflection coefficients Fig. 10 Transmission and reflection coefficients
versus k n0 for same joint characteristics versus k s for same joint characteristics
从图 10 可知：当节理切向刚度 k 从 s 1.3 GPa/m 变化至 2.0、3.0、5.0、6.5 直至 7.8 GPa/m 时，透射系
数 T 呈波动型递增，反射系数 R 呈非线性递减，即使 k =7.8 GPa/m 时，透射系数 T 依然小于反射系数
c
c
c
s
S
S
S
R ，说明节理切向刚度变化不易改变反射 S 波和透射 S 波的占比，同时说明横波在节理岩体传播过程中
Sc
易反射难透射；透射系数 T 和反射系数 R 均与节理切向刚度 k 呈正相关，但是透射系数 T 明显大于
s
c
c
c
P P P
反射系数 R 。
Pc
对比图 9～10 可知：在节理初始法向刚度 k 或节理切向刚度 k 变化过程中，透射系数 T 始终大于
c
0
s
P
n
T ，反射系数 R 始终大于 R ，说明节理刚度的变化虽然可以改变系数的大小，但是不会改变系数的主
c
Sc S Pc
次关系。
图 9～10 分别为 2 条节理特性相同时 k 或 0 k 单因素作用下系数的变化曲线，当斜交节理特性相同
s
n
时，法向刚度和切向刚度同时改变对反射系数和透射系数的影响规律如图 11 所示。
从图 11(a) 可知：当 k 为低值，k 为高值时，反射系数 R 为最大值 0.44，但仍然小于 0.5，说明在本
c
0
s
n
P
文刚度研究范围内，当纵波入射斜交节理时，反射 P 波占比始终小于 1/2；当节理初始法向刚度越小时，
节理抵抗法向变形的能力越弱，此时纵波的反射强度越高，如果在节理初始法向刚度较小时增大节理切
向刚度，提高节理抵抗剪切变形作用，无异于相对降低节理的拉压性能，由此加剧纵波的反射特性，导致
反射系数 R 升高；当 k 增加，k 减小时，反射系数 R 降低，最小值为 0.09，说明入射纵波传播至任意刚
0
c
s
c
P
n
P
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