用动光弹法研究瞬态表面载荷的破坏作用

D0I:10.13374/i.is8n1001053x.1991.03.019 第13卷第3期 北京科技大学学报 Vol.13No.3 199:年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 1991 用动光弹法研究瞬态表面载荷的破坏作用 武伟· 摘要：应用动光弹实验方法，研究了表面爆炸载荷作用在半无限弹性介质边界时，在 其内部邀发的动态应力场，并若重分析比较了单边集中药包和双边对称药包爆炸两种载荷条 件下，在有限板块内形成的瞬态应力分布的差异。结果表明：当使用相同药量时，对称布置 药包可在板块内某些部位造成应力集中从而导致板块更易于破裂。 关键词：表面爆炸，动光弹试验，岩石破碎 Dynamic Photoelastic Analysis of Breakage Action of Transient Contact Loads Wu形ei ABSTRACT:By using dynamic photoelatic method,the dynamic stress field in semi-infinite elastic medium due to contact explosive loading was studied.Mo- re emphasis was placed upon the comparison of the transient stress distributi- ons in a finite plate under two kinds of loading conditions:charges concentra ted on one side of the plate and charges symmetrically placed on two opposite sides of the plate.The test results indicated that when using same amount of charges,symmetrically placed charges could stimulate stress concentrations in certain parts of the plate and therefore cause the plate to fracture. KEY WORDS:contact explosion,dynamic photoelastic experiment,rock fra- cture 1990一12-19收稿 ,采矿系(Department of Mining and Mineral Engincering) 302

第 31 卷第 3 期 1 9 9 1乍 5 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l 。 1 3 N o . 3 M a y i 9 9 1 一 一 一 一 一 一 一- 一 一 - -一 门 一一 - -一一一一 一 . - - ~一一一- 一 一一 - -一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一、 一 一 ~ - - - 一 - - - 一 ~ -一 - - ~ 一 ~ ~ 一 - - - - - 一一 - - - . 一 一 - ~ ` 一 - - - - ~ - ~ 一 - - ~ . 一 ~ 一 用动光弹法研究瞬态表面载荷的破坏作用 武 伟 ’ 摘 要 : 应用 动光弹实验方法 , 研究 了表面爆炸载荷作用 在半无 限弹性介质边 界 时 , 在 其 内部激发的 动态应力 场 , 并着重分析比较 了 单边集 中药 包和双边 对称药包 爆炸 两种载荷条 件 下 , 在有限板块内形成的瞬态应力分布的差异 。 结果表 明 : 当使用 相同药 量时 , 对称布置 药 包可在板块 内某些部位造成应 力集 中从而导致板块更易于破裂 。 关键词: 表面爆炸 , 动光弹 试验 , 岩石 破碎 D y n a m i e P h o t o e l a s t i e A n a l y s i S o f B r e a k a g e A e t i o n o f T r a n s i e n t C o n t a e t L o a d s 邵 u 研 e i A B S T RA C T : s e m i 一 i n f i n i t e B y u s i n g d y n a m i e p h o t o e l a t i e m e t h o d , t h e d 了n a m i e s t r e s s f i e ld i n e l a s t i e m e d i t m d u e t o e o n t a e t e x p l o s i v e l o a d i n g w a s p l a e e d u p o n t h e e o m p a r i s o n o f t h e t r a n s i e n t 环 尸 a s s t u d i e d 。 M o - e m P h a s i s s t r e s s i l O n a f i n i t e p l a t e u n d e r t w o k i n d s o f l o a d i n g e o n d i t i o n s : e h a r g e s d i s t r i b u t i - e o n e e n t r a O n e s i d e o f t h e p l a t e a n d e h a r g e s s y m m e t r i e a ll y p l a e e d O n t w o o P P o s i t e 创, d e汉l 卜or s i d e s o f t h e p l a t e . T h e t e s t r e s u lt s i n d i e a t e d t h a t w h e n u s i n g s a m e a m o u n t o f e h a r g e s , s y m m e t r i e a l l y P l a c e d c h a r g e s e o u ld s t i m u l a t e s t r e s s e o n e e n t r a t i o n s i n e e r t a i n p a r t s o f t h e p l a t e a n d t h e r e f o r e C a U S e t h e P l a t e K E Y W O RD S : e o n t a e t e x p l o s i o n , d y n a m i e p l i o t o e l a s t i e C t U r e t o f r a e t u r e 。 e x p e r i m e n t , r o e k f r a - 1 9 9 0一 12一 19 收 稿 · 采矿系 ( D e P a r t m e 扛 t o f M i n 呈n g a n d M i n e r a l E n g i n e e r i n g ) 多Q; DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1991. 03. 019

关于脆性介质在表面爆炸、冲击等动载荷作用下破碎过程和破碎机理的研究与爆破破碎 和凿岩破碎机理的研究密切相关，是岩石动力学的基本问题之一，一直受到人们的普遍重 视1~4)。除了明显的理论价值外，该问题的研究也具有直接的实际意义。 由于表面爆炸是瞬态加载而它所激发的弹性波应力场又是迅速移动、变化的（整个过程 可在几十微秒到几毫秒内完成)，除了借助于弹性动力学理论计算的某些结果外1)，应用动 光弹实验方法（光弹和高速摄影方法的结合）将肉眼无法观测到的应力场的变化记录下来， 是分析该问题的一种有效手段〔3’4)。它既可以验证理论计算的结果又可以克服理论计算的局 限性。此外，对于大多数对比试验来说，动光弹实验方法更直观、经济、有效。本文就是关 于上述问题的动光弹实验结果及其分析，并着重比较了有限板件内由集中和对称两种动载荷 所引起的应力分布的差异。 1 实验原理和方法 1.1动光弹实验原理简述 光弹性方法是一种实验应力测量技术。其实质在于：某些透明材料中由应力变化3起的 暂时双折射现象与线性弹性理论所描述的力学现象相类似。其基本原理是利用偏振镜等仪器 测量载荷在试件内引起的光程差，即测量并记录等倾线（主应力倾角相同点的连线）和等差 线（主应力差相同点的连线）条纹。动光弹实验原理与上述静光弹原理完全相同。所不同的 是需用特殊手段记录动态条纹。 根据二维应力一光学定律有： 01-02=Nfalh=2Tmx 式中：01、02、mx一主应力和最大剪应力： N—一等差条纹级数： ∫一模型材料的动态条纹值， h一试件厚度r5)。 可见，试件中的最大剪应力与条纹级数成正比，由照片所记录下来的等差线条纹即是最大剪 应力的等值线，等差线加密区即为应力集中 区。最大剪应力的滑动面是与P、S波波阵面 F() 呈45°角的两族迹线。则此确定的剪应力场对 研究脆性介质的破坏有直接意义，因为岩石等 脆性固体往往由于抗拉或抗剪强度低而产生破 坏。此外，通过云纹法(Moire)或电测法测 得应变场后也可获得径向、切向和主应力场 (5),主应力的方向也可由试件内特意布置的微 (a) (b) 孔周围的条纹特征确定。 图1受表面集中(a)和对称(b)动载荷的有限块 体的二维模型P、S、K、R一弹性波波阵 1.2实验方法 面 Fig.I Two-dimeasional models of a finite 动光弹实验使用如图1所示的二维平板模 block subjected to concentrated (a) and symmetric (b)dymamic surface 型。正方形环氧树脂板边长为20mm,厚度为 loads 6mm。模型材料的主要力学参数为：V,:2200 203

关于脆 性介质在表面爆炸 、 冲击等动载荷作用 下破碎过程和破 碎机理 的研究与爆破破碎 和凿岩 破碎机理 的研究密切相关 , 是岩石动 力学的基本问题之 一 , 一直受到人们 的 普 遍 重 视 〔 `一 4 〕 。 除了明显 的理论价值外 , 该 问题的研究也 具有直接的实际意义 。 由于表面爆炸是瞬态加载而它所激 发的弹性波应 力场 又是迅速移动 、 变 化的 ( 整个过程 可在几十微秒到几毫秒内完成 ) , 除了借助 于弹性动 力学 理论计算的 某些 结果外 〔 ` ’ , 应用动 光弹 实验方法 ( 光 弹和高速摄影方法 的结合 ) 将肉眼 无法 观测到的应力场的变化记录下来 , 是分析该问题的 一种有效手段 〔 “ ’ ` ’ 。 它既可以验证 理论计算的结果又可以克服 理论计算的局 限性 。 此外 , 对于 大多数对比试验 来说 , 动光弹实验方法 更直观 、 经济 、 有效 。 本文就是关 于上述 问题 的动光 弹实验结果及其分析 , 并着重 比较 了有限板件内由集中和 对称两种动载荷 所引起的应 力分布的差异 。 1 实验原理和方法 1 。 1 动光 弹 实验原 理 简述 光弹性方法 是一种 实验应力测 量技术 。 其实 质在于 : 某些透 明材料 中由应力变化弓起的 暂时双折射现象与线性弹性理 论所描述的 力学 现象相类似 。 其基 本原理是利用偏振镜等仪器 测量载荷在试件内引起的 光程差 , 即测量并记录等倾线 ( 主应力倾角相 同 点的连线 ) 和等差 线 (主应 力差相 同点的 连线 ) 条纹 。 动光 弹实验原理 与上述静光弹原理完全相 同 。 所不 同的 是需用 特殊手段记录 动态 条纹 。 根据二 维应力 — 光 学定律有 : 口 , 一 a : = N f d / h = 2二 二 : 二 式中 : a : 、 a Z 、 了二 。 二 — 主 应 力和最大剪应 力 ; f ` — 模型材料的动态条纹值 ; 可见 , 试件中的最大剪应力与 条纹级数成正 比 , 应力 的等值线 , 等差线 加密区即 为 应 力 集中 区 。 最大剪应力的滑动 面是与 P 、 S 波 波阵面 呈 45 。 角的 两族迹线 。 知此确定的剪应 力场对 研究脆性介质的破 坏 有直接意义 , 因 为岩石等 脆性固体往往由于抗拉 或抗剪强度低而产生破 坏 。 此外 , 通过云纹法 ( M io : e ) 或电测 法测 得应变场后也可获得径向 、 切向和 主 应 力 场 ` “ ’ 。 主应力 的方向也可 由试件内特意布置的微 孑L周围的 条纹特征确定 。 N — 等差条纹级数 ; 入 — 试 件厚度 ` “ ’ 。 由照片所记录下来的等差线 条纹 即是最大剪 1 。 2 实验方法 动光 弹实验使用如 图 1 所示的二维平板模 型 。 正 方形环 氧树脂 板 边长为 20 m m , 厚度为 6 m m 。 模型材料的主要力学参数为 : 犷 , : 2 2 0 0 图 1 受表面集中 ( : ) 和对称 ( b) 动载荷 的有限块 体的二维 模型尸、 S 、 犬 、 R — 弹性波波阵 面 F i g . l T w o 一 d i m e n s i o o a l m o d e l s o f a f i n i t e b l o e k s u b j e e t e d t o e o n e e n t r a t o d ( a ) a n d s y m m e t r i e ( b ) d y m a m i e s u r f a e e l o a d s 2 0 3

m/s,V.:1180m/s,p:0.36,E4:1740MPa,f:15900N/m·级，p:1.25g/cn3,波速V。、 V,由条纹位移和幅间延时求得，为直接测量值。其他动弹性指标：动弹性模量E,动泊松 比”和动态条纹值f均为导出量。其中尤以动态条纹值的计算较为复杂)。 表面爆炸载荷由贴在方板边缘的叠氮铅(PbN。)药包提供。集中加载时使用120mg药 包，对称加载时使用两个60mg药包。实验采用国产WZDD-1型多火花式光测弹性仪，幅间 延时定为10s,一次实验获一组16张照片。由于使用明场偏振光，照片上记录的黑色条纹对 应于半数级。在条纹图形中应力波尚未到达的区域或各向同性点为零级并由此开始读出其他 点的条纹级数。由计算表明1)，在所述载荷条件下表面上S波前方应有一各向同性点出现。 2实验结果及其分析 2.1集中表面动载下板内应力分布的一般特征 图2集中地反映了在使用单个集中药包载荷条件下在模型试件中激发的等差条纹图形。 在载荷作用初期（图2），整个条纹场类似两组发散的同心半圆环（静点载荷下条纹为一红 于加载点相切的偏心圆环)，纵波(P)波前至爆心的距离超前横波(S)大约1倍。由P波侧 向扩展与表面相交而衍生的锥形波(K)波前与S波相切，也可分辨出来。表面上稍滞后于S波 的瑞利波(R)表现为杂乱、加密的条纹。由条纹密度不难看出P波在载荷前方最强而S波在 两侧最强。在载荷前方，由试件中心到底部P波引起的最大条纹值衰减了约2级。此外在这 段距离内条纹宽度也加大，表明应力缓和。 34,5n 图2表面集中燥炸载荷在板内激发的等差线图形 a,T=40μs,b.T=90s Fig.2 Fringe patterns in a plate subjected to concentrated surface explosion load 当应力波自试件边缘反射后条纹场比较杂乱（图2弘），因为它反映的是由侧面反射的四 种不同性质的波(PP、PS、SP、SS)与下传波叠加后的效果。但是有两个特点可以观察到： (1)反射波波前仍为圆弧状，即球形波规则反射成以交界面为对称面的半球面；(2)在反射 波与下传S波汇交处条纹明显加密，有应力集中出现。 2,2对称表面动载下板内应力分布的特性 当使用两个对称布置在试件两侧的药包加载时，两载荷产生的条纹场在试件中部相遇前 204

m / s , 犷 ; : 1 1 8 o m / s , , ` : 0 . 3 6 , E ` : 1 7 4 o M p a , f ` : 1 5 g o o N / m · 级 , 户: 1 . 2 5 9 / e m “ 。 波 速F , 、 V : 由条纹 位移 和幅 间延 时求 得 , 为直接 测 量值 。 其他动 弹性 指 标 : 动弹 性模 量 E ` , 动 泊松 比 , d和 动态 条纹 值 f d均 为导 出量 。 其中尤 以动态 条纹值的计算较为复 杂 〔 6 〕 。 表面 爆炸载荷 由贴在方板边缘的叠氮铅 ( P b N 。 ) 药 包提 供 。 集 中加载 时 使 用 1 20 m g 药 包 , 对称加载 时使 用 两个 6o m g药包 。 实验采 用 国产W Z D D 一 1 型 多火 花 式光 测弹 性仪 , 幅 间 延时 定 为1 0那 s , 一 次实验获一组 16 张 照片 。 由于 使 用 明场 偏振 光 , 照 片 一 上记录 的黑色条纹 对 应于 半数 级 。 在条纹 图形中应 力波 尚未到 达 的区域 或 各向同 性 点为 零级并 由此开 始读 出其他 点的条 纹 级数 。 由计 算表 明 〔 ` 〕 , 在 所 述 载荷条 件下表 面上 S 波前 方应 有 一各 向同性点出现 。 2 实验结果及 其分析 2 . 1 集 中表面动 载 下板 内应 力分布的一 般特征 图 2 集中地反 映 了在使 用单 个集中药包 载荷条件 下在 模型 试 件中激 发 的等差 条纹 图形 。 在 载荷作 用 初期 ( 图 Z a) , 整个条纹场 类似两组 发散 的 同心半 圆 环 ( 静 点载 荷 下条纹 为 一组 于 加载 点相 切的偏心 圆环 ) , 纵波 (尸 ) 波 前至 爆心的距 离超前 横波 ( 夕 ) 大 约 1 倍 。 由 尸 波 侧 向扩 展 与表面相 交而 衍生 的 锥形 波 ( K ) 波前与 S 波 相 切 , 也 可分 辨出来 。 表面上 稍滞后 于 S 波 的瑞利 波 ( R ) 表现 为杂 乱 、 加 密的 条纹 。 由条纹密度不 难看出尸 波在载荷前 方 最强 而 S 波 在 两侧最强 。 在载荷前 方 , 由试 件中心到底 部 尸波引 起的最大 条纹值衰减 了约 2 级 。 此 外在这 段距 离内条纹 宽度也 加大 , 表 明应 力缓 和 。 图 2 表面集 中爆炸载荷在板 内激发 的等差线图形 r = 吐。“ s , b . r = 9 0# s F 19 . 2 F r i n g e P a t t e r n s i n a P l a t e s u b i e e t e d t o C o n C e n t r a t e d s u r f a e e e x P l o s i o n l o a d 当应 力波 自试件边缘反射后 条纹场 比较杂 乱 ( 图 Z b) , 因 为它反 映 的是 由侧面反射的四 种不 同性质的波 (尸尸 、 尸 S 、 SP 、 5 5 ) 与下传波 叠加后 的效 果 。 但是有 两 个特点 可以观 察到 : ( 1) 反射波波前仍为圆 弧状 , 即球形 波规则反射成 以 交界面为对 称面的半球面 ; ( 2) 在反射 波与 下传 S 波汇 交处 条纹 明显加 密 , 有应 力集中出现 。 2 . 2 对 称 表面 动载 下板 内应 力分布 的特性 当使用 两 个对称布置在试 件两 侧的药包 加载 时 , 两载荷 产生 的 条纹 场 在试件中部相遇前 2 0 4

是相互独立的（图3），且与单个药包产生的条纹场的特征完全相同。所不同的是应力场的强 度，例如，在两波相遇前P波最大条纹值只有4级左右，而集中单个药包在相同时刻产生的 P波最大条纹值可达7级。两个载荷产生的条纹在相遇后产生明显的叠加作用（图3b),应 力场在试件中部有突变，条纹密度高。不难理解S波及反射波相遇后也会出现类似的叠加作 用，而这种作用最强烈的区域在两加载点连成的中垂线附近。图4比较了两种载荷条件下试 件中心点P波引起的条纹最大值随时间的变化规律。应注意到对称加载时试件中心区域的条 纹值不仅绝对值高，密度大（应力突变），而且高应力作用范围也大。 b 34.5m 34.5mm 图3表面对称爆炸载荷在板内形成的等差线图形 a.T=40us;b.T=60us Fig.3 Fringe patterns in a plate subjected to symmetric surface explosion loads (Same scale is used as in Fig.2) 2.3破坏作用分析 有限脆性固体在表面爆炸载荷作用下的破 坏是一个十分复杂的过程，因为它不仅与动载 荷激发的应力分布有关，而且涉及固体动载强 度、动载破坏谁则和断裂力学的其他许多问 题。但是，上述关于表面爆炸载荷下板内应力 场的分析，对于预测有限块体内裂隙的发展是 4 有益的，因为块体内在载荷作用下产生应力集 T x102 /ms 中的区域将是裂隙产生和发展的区域。 图4两种载荷条件下试件中心最大条纹级数 在表面爆炸载荷作用下，载荷作用面与块 (Wm)的比较 体侧面相交的棱边处最易产生破坏。表面上携 a.一集中载荷，b,对称载荷 带较多能量的R波以拉为主，表面附近由P波压 Fig.4 Comparison of maximum frige 缩相引起的径向应力是对称轴上的1.5倍8)。 order(Nm)in the center of spe- cimen under two kinds of loading 此外，S波、K波也分别会与最先反射的P波 conditions (拉伸波)在楼角处发生千涉，促使裂隙进一 步发展。 当使用对称布置的表面爆炸载荷时，块体中部两相向而来的应力波相互作用使应力场 205

是相互独立 的 ( 图3 a ) , 且 与单个药 包产生的 条纹 场 的特征完全相 同 。 所不 同 的是应力场的强 度 , 例如 , 在 两波相 遇前 尸波最 大 条纹值只 有 4 级左 右 , 而集中单个药 包 在相 同 时刻 产生 的 尸 波最大 条纹值可达 7 级 。 两 个载 荷产生 的条纹 在相 遇后产生 明显 的叠加作 用 ( 图3 b) , 应 力场在试件中部有突变 , 条纹 密度 高 。 不难理 解 S 波及 反射波相 遇后 也会 出现 类似的叠加 作 用 , 而这种 作用 最强烈 的区域 在两 加载 点连 成的中垂线附近 。 图 4 比较 了两种载荷 条件下 试 件中心点 尸波引 起的条 纹最大值随 时 间的 变化规 律 。 应 注意 到对 称加 载 时试 件中心 区域的 条 纹值不仅 绝对 值高 , 密度大 ( 应 力 突变 ) , 而且 高应 力作 用 范围也 大 。 图 3 表面 对称 爆炸 载荷在板内形成的 等差 线图形 T = 4 0户 s , b F 19 . 3 F r i n g e P a t t e r n s i n a P l a t e s u b i e e t e d T 二 6伽 s t o s y m m e t r i e s u r f a e e e x P l o s i o n l o a d s ( S a m e s e a l e 1 5 u s e d a s i n F i g . 2 ) 2 . 3 破坏 作 用分 析 有限 脆性固 体在表面爆 炸载荷 作用 下的 破 坏 是一个 十分复杂 的过程 , 因为 它不仅 与动 载 荷激 发的应 力分 布有 关 , 而且涉及 固体动载 强 度 、 动 载破 坏准则和 断 裂力学的 其 他 许 多问 题 。 但是 , 上述 关于 表面爆炸载荷下板内应 力 场的分析 , 对于 预测有 限 块体内裂 隙 的发 展是 有益 的 , 因 为块 体 内在载荷 作用 下产生 应 力集 中的区域 将是 裂隙产生 和 发展 的区域 。 在表面 爆炸载荷作 用下 , 载 荷作用 面与 块 体侧面 相 交的棱 边处 最 易产生 破坏 。 表面上携 带较多能量 的 R 波 以拉为主 , 表面附近 由 P 波 压 缩相 引起的径 向应 力是对称轴上 的1 . 5倍 〔 “ 〕 。 此 外 , S 波 、 K 波也分 别会 与 最先反射 的 尸 波 ( 拉伸波 ) 在 棱角处 发生干 涉 , 促 使裂隙 进一 步发展 。 6 艺 4 入 2 3 4 5 6 · 7 丁 欠 1-02 /m : 图 4 两种 载荷条件下试件 中心 最 大条纹级数 ( N 二 )的 比较 a . — 集 中载 荷 , b . 对称 载荷 F 19 . 通 C o m P a r i s o n o f m a x i m u m f r i g e o r d e r ( N m ) 主n t h e e e n t e r o f s P e - e i m e n u n d e r t w o k i n d s o f l o a d宝n g e o n d i t i o n s 当使 用对 称布置 的表 面爆炸 载荷时 , 块体中部两相 向而来 的应 力波相互 作 用 使 应 力 场 2 05

增强并可能导致裂纹的产生和传播。由块体侧面反射的拉伸波也相对传播，引起相反的质点 运动并产生很大的拉应力，使块体撕裂。即使反射波产生的应力强度不足以单独产生裂纹也 可以与已有裂纹尖端的应力场相互作用而影响其扩展和扩展方向(？)使用对称加载方式比单 向加载更充分地利用了自由界面的反射作用。当然这里着重分析了由应力波造成的远场破 坏。加载点附近由强烈压缩引起的破坏是容易想象的。由此引起的裂纹也可能被应力波再次 扩大、延伸。 3结论 使用动光弹实验方法研究瞬态动载荷在介质内邀发的动态应力场，特别是在类似条件下 进行对比试验是十分有效的。对比试验的结果显示，在使用相同总药量的前提下，对称布置的 表面药包比集中药包具有优越性。它能在试件中部使应力波相互叠加造成应力集中，并能更 充分地利用由边界反射的拉伸波的破坏作用。因此，在这种加载条件下板块将更容易被破 碎。本项研究的结果证明了使用表面对称药包以更有效地破碎大块矿岩这一新方法的可能 性。 致谢：中国矿业大学北京研究生部，杨永琦副教授、龚敏同志。 参考文献 1HHKa中OPOBCEE立BC,ⅢCMRKHH E M.nHaMB4 eckoe Pa3 pymeuue Tsep4Hx Ten.MocgBa:Hayka,1979:100 2徐小荷，余静。岩石破碎学。北京：煤炭工业出版社，1984,155 3 XocHu r JI,Kocruu H X,peamucr H A.TIIPIIM,1977,13(2):45 4朱振海。爆炸与冲击，1989,9(3)：276 5 Dally J W,Riley W F.Experimental Stress Analysis.2nd ed,New York:McGraw-Hill Inc,1978,378 6朱振海。爆炸与冲击，1988,8(1)：29 7 Fourney W L,Barker D B,Holloway D C.Proc.of Ist Int.Symp. on Fragmentation by Blasting,Lulea Sweden:1983,505 206

增强并可能 导致 裂纹的 产生 和传播 。 由块体侧 面反射的拉 伸波也相对 传播 , 引 起相反的 质点 运 动并产生很大 的拉 应力 , 使块体撕裂 。 即使反射波产生的应 力强 度不足 以单 独 产生 裂纹也 可以 与 已有裂纹尖端的应 力场相互 作 用而 影响其扩展和扩 展方向 〔 7 〕 。 使用 对称 加载方式比单 向加载更充分地利用 了 自由界面的 反射作 用 。 当 然这 里着重 分析 了由应力波造 成 的 远 场破 坏 。 加载 点附近 由强烈压缩引起的破坏 是容易想象的 。 由此 引起的裂纹也 可能被应力 波再次 扩大 、 延伸 。 3 结 论 使用动光弹实验方法研究瞬态动载荷 在介质 内激发的动 态应 力场 , 特别是在类似条件下 进行对比试验是十分有效的 。 对比试验的结果显示 , 在使用 相 同总药量的前提下 , 对称布置的 表面药包比 集中药包具有优越 性 。 它 能在试 件中部使应力波相互 叠加造 成应 力集中 , 并能更 充分地利用 由边界反射的拉伸波的破 坏作用 。 因此 , 在这种加 载条 件下板块将 更 容 易 被破 碎 。 本项研究的 结果证明 了使用表面对 称药包 以更有效地破碎大块矿岩这 一新 方 法 的 可 能 性 。 致谢 : 中国 矿业大学北京研究生部 , 杨永 琦副 教授 、 龚敏同志 。 参 考 文 献 H 二 ` 。 全 o P o B e : H 业 B C , lI e , 二 : , 。 E H . 仄 m a a , 二” e e ` o e P a 3 P y瓜 e H o e T 二 ` P 几 , x T e 几 . M o e ` B a : H a y k a , 1 9 7 9 : 1 0 0 徐小荷 , 余静 。 岩石破碎学 . 北京 : 煤炭工业 出版社 , 19 84 , 15 5 X o e 从 H r IJ , K o e T 二 连 H X , 。 P e 益皿 “ e T H A 。 。 T fl P n M , 1 9 7 7 , 1 3 ( 2 ) : 4 5 朱振海 . 爆炸与冲击 , 19 8 9 , 9 ( 3 ) : 2 7 6 D a l l y J W , Ri l e jr W F . E x p e r i m e n t a l S t r e s s A l l a l丁5 1 5 . Z n d e d , N e w Y o r k : M e G r a w 一 H i l l I n e , 1 9 7 5 , 3 7 8 朱振海 。 爆炸与冲击 , 1 9 8 8 , 8 ( l ) : 2 9 F o u r n e y W L , B a r k e r D B , H o l l o w a y D C · P r o e . o f l s t I n t · S y m p · o n F r a g m e n t a t i o n b y B l a s t i n g , L u l e a S w e d e n : 1 9 8 3 , 5 0 5 2 0 6