岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅲ——波纹关系

作     者：许鹏 杨仁树 陈程 丁晨曦 王雁冰 XU Peng;YANG Renshu;CHEN Cheng;DING Chenxi;WANG Yanbing

作者机构：北京科技大学数理学院北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北方工业大学土木工程学院北京100144 中国矿业大学(北京)力学与土工工程学院北京100083 

出 版 物：《工程科学学报》 (Chinese Journal of Engineering)

年 卷 期：2025年第47卷第1期

页      面：1-12页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52227805 51934001 52004290) 

主　　题：岩石爆破 爆炸应力波 静止裂纹 爆炸裂纹 裂纹相互作用 

摘      要：岩石爆破“三大关系(本构、动静、波纹)是爆破理论研究的重要内容,爆炸应力波与裂纹的相互作用是影响岩石破碎效果的关键因素.本文围绕“炸药爆炸能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理这一关键科学问题,聚焦爆炸应力波与静止裂纹(岩体中既有缺陷)的相互作用、爆炸应力波与爆炸裂纹的相互作用、爆炸应力波作用下裂纹间的相互作用、地应力与爆炸应力波耦合作用下的裂纹扩展等四个方面,深入探讨了不同爆炸应力波的传播方向和强度对裂纹扩展行为(包括裂纹扩展方向、速度和长度)的影响规律.现有研究发现爆炸应力波在静止裂纹处发生反射和衍射,产生“双马赫锥现象,致使爆炸能量较多地积聚在静止裂纹周围,诱导静止裂纹周围产生损伤和破坏;爆炸膨胀波对迎面爆炸裂纹的扩展有抑制作用,剪切波对其扩展有促进作用,而在爆炸应力波与同向爆炸裂纹的相互作用过程中,爆炸膨胀波和剪切波对裂纹扩展速度的影响则相反;爆炸荷载下相向扩展的两条裂纹互为自由面,产生“咬合效应,形成相互勾连的形状;地应力场能够促进平行最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,抑制垂直最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,且地应力场的主应力差值越大,爆炸裂纹沿最大主应力方向的扩展长度越长.研究成果可为优化爆破炮孔间距、延期时间等参数,实现精细调控爆炸裂纹扩展提供理论依据.