李永祺等：应力波形对岩石爆生裂纹扩展机制影响的数值模拟 7 F-7 15 MPa F-8 20 MPa F-9 25 MPa I030 -1240MPa 40s 40μs 40.s F-T80μs F-880μs F-9 80 uIs 28 Folen F-8120us F-9120s F.10120us F-11120μs F-12120s Hole left Hole left Hole left Hole left Hole left F.7120μs F-8120us F-9120us F-10120s F-11120us F-12120us Hole right Hole right Hole right Hole right Hole right Hole right 图9不同峰值应力波F.7~F.12(相同上升下降速率)的裂纹扩展规律 Fig.9 Crack propagation with different peak stress waves F-7-F-12(similar rise/fall rates) 处扩展；而低上升速率模型的炮孔粉碎区范围很 的扩展形态 小，但裂纹扩展距离更远.当上升速率降低到一定 在保持上升速率相同的情况下，不同下降速 程度时，炮孔上方裂纹扩展形态受材料不均匀性 率模型X-18~X-22的裂纹扩展形态却整体保持一 质的影响减小，受拉应力影响加大而沿着竖直方 致.为了更好地分析上升速率的影响，图10列出 向扩展，形成竖直主裂纹.同时，炮孔与预制裂纹 了相同上升速率时模型40、80和120us时部分位 间的倾斜剪切裂纹也受上升速率影响呈现出不同 置的裂纹扩展图.如左上角的图，图上第一行文 X-18 X-19 X-20 X-22 40s 0 us 40μs Fall time 10 us Fall time 20 us Fall time30μs Fall time40μs Fall time50μs X-1880us X-1980μs X-2080Ls X-2180μs X-2280Hs X-18120μs X-19120μus X-20120us7 X-21120s X-22120s8 落 Hole left Hole left Hole left Hole left Hole left X-18120μs X-19120us X-20120μs X-21120μs X-22120μus Hole right Hole right Hole right Hole right Hole right 图10 不同下降速率应力波X-18-X-22(相同上升速率)的裂纹扩展细节分析 Fig.10 Detailed analysis of the crack propagation of stress waves X-18-X-22 with different fall rates(similar rise rates)处扩展；而低上升速率模型的炮孔粉碎区范围很 小，但裂纹扩展距离更远. 当上升速率降低到一定 程度时，炮孔上方裂纹扩展形态受材料不均匀性 质的影响减小，受拉应力影响加大而沿着竖直方 向扩展，形成竖直主裂纹. 同时，炮孔与预制裂纹 间的倾斜剪切裂纹也受上升速率影响呈现出不同 的扩展形态. 在保持上升速率相同的情况下，不同下降速 率模型 X-18～X-22 的裂纹扩展形态却整体保持一 致. 为了更好地分析上升速率的影响，图 10 列出 了相同上升速率时模型 40、80 和 120 μs 时部分位 置的裂纹扩展图. 如左上角的图，图上第一行文 15 MPa 20 MPa 25 MPa 30 MPa 35 MPa 40 MPa Hole left Hole left Hole left Hole left Hole left Hole left Hole right Hole right Hole right Hole right Hole right Hole right 40 μs 40 μs 40 μs 40 μs 40 μs 40 μs F-7 F-8 F-9 F-10 F-11 F-12 F-7 F-8 F-9 F-10 F-11 F-12 F-7 F-8 F-9 F-10 F-11 F-12 F-7 F-8 F-9 F-10 F-11 F-12 80 μs 80 μs 80 μs 80 μs 80 μs 80 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 120 μs 图 9    不同峰值应力波 F-7~F-12（相同上升/下降速率）的裂纹扩展规律 Fig.9    Crack propagation with different peak stress waves F-7–F-12 (similar rise/fall rates) Hole left Hole left Hole left Hole left Hole left Hole right Hole right Hole right Hole right Hole right X-18 40 μs X-19 40 μs X-20 40 μs X-21 40 μs X-22 X-18 X-19 X-20 X-21 X-22 40 μs 10 μs 80 μs 80 μs 80 μs 80 μs 80 μs X-18 X-19 X- 120 μs 120 μs 20 120 μs X-21120 μs X-22 120 μs X-18 X-19 X- 120 μs 120 μs 20 120 μs X-21120 μs X-22 120 μs Fall time Fall time 20 μs Fall time 30 μs Fall time 40 μs Fall time 50 μs 图 10    不同下降速率应力波 X-18~X-22（相同上升速率）的裂纹扩展细节分析 Fig.10    Detailed analysis of the crack propagation of stress waves X-18–X-22 with different fall rates (similar rise rates) 李永祺等： 应力波形对岩石爆生裂纹扩展机制影响的数值模拟 · 7 ·