矿业研究与开发

作者：孙卓明,张拥军,张家辉

关键词：冲击载荷;裂隙岩体;裂纹扩展;耗散能;数值模拟

为定量分析冲击荷载与围压耦合作用下预制裂隙岩体的动态响应特征,基于一维应力波理论与HJC动态损伤本构模型,采用ANSYS/LS-DYNA建立SHPB数值模型,对不同预制裂隙倾角及不同初始围压条件下的棱柱状大理岩试样开展动态冲击模拟.结果表明:在给定应变率条件下,各工况应力应变曲线峰前段基本重合,宏观起裂主要发生于峰值应力附近的短历时阶段;围压对动强度提升作用显著,峰值应力随围压增大而提高,且随裂隙倾角变化的增幅在高围压下更为显著,围压为0,5,10MPa时,峰值应力随倾角变化的增幅分别约为14％、20％、30％,岩体峰值应变由约0.004提高至约0.006 1;裂纹形态总体以“X”形剪切破坏为主导,依据裂纹扩展轨迹与起裂力学机制,可归纳出5类典型裂纹类型及1类碎裂特征;围压增大时,岩体内部裂纹网络更趋复杂、试样碎裂程度显著加剧.能量演化分析表明,各工况入射能量保持一致时,围压由0增至10MPa时,试样平均能量吸收率由6.13％提升至9.35％,能量反射率由93.54％降至89.99％,能力透射率由0.33％升至0.66％;耗散能随围压增大整体上升,并随裂隙倾角增大,在45°附近出现局部低值后快速递增.研究结果可为浅埋边坡、深埋巷道等场景中,裂隙岩体在爆破振动扰动与地应力耦合作用下的损伤评估与稳定性控制提供参考.

来源：2026年第4期

《矿业研究与开发》期刊编辑部

查看矿业研究与开发杂志2026年第4期