关键，对于寻求最佳破岩方式，提高破岩效率、降低能耗和指导凿岩机具设计有重要意义。 长期以来，国内外有关学者进行了大量实验及理论研究，已经揭示了岩石侵入过程的一些重 要规律与特点。如：(1)压头动静态侵入时岩石内产生一个密实体或承压核，岩石的破碎表现 为跃进式1；(2)压头动静态侵入时岩石内通常产生一些基本裂纹。如球和楔压头动态侵 入岩石时发现岩石内产生了中间和侧向裂纹2)，球形和圆锥压头侵人表面光滑的大理岩时 普遍产生径向裂纹〔3)。但是，迄今在岩石侵入试验中还很少发现几种基本裂纹在同一实验 中出现。尤其是压头（主要为常用的轴对称压头）侵入时岩石内裂纹形成与扩展的过程，裂 纹长度与侵人载荷的关系等一些对了解侵入断裂和破碎机理至关重要的问题还不很清楚。其 主要原因是岩石不透明，在目前技术条件下对侵入过程岩石内部断裂过程的观察比较困难。 另外、压头侵人岩石的断裂过程实际上是一个三维弹塑性断裂问题，在理论研究上只能用数 值计算解决。由于真正的岩石侵入断裂过程从实验上还不完全请楚，而且数值计算首先要建 立岩石的破坏判据，测定其力学参数，处理边界条件，对于岩石这种性质特殊的材料，如此 处理结果的可靠性如何，这本身还是一个问题。因此岩石侵入断裂与破碎机理研究的进展缓 慢。 岩石虽不透明，但它是典型的脆性材料。它在力学性质等方面与各种透明玻璃和陶瓷有 诈多共性。因此，本文可借用透明脆性材料的研究方法、理论和实验结果来研究岩石的侵入 断裂机理，并取得一些重要的结果。 1侵入断裂形态 研究岩石侵入断裂，人们最关心的是压头侵人时岩石内产生的裂纹类型，它们的位置及 其形成的时间和顺序，裂纹的形成与载荷性质、裂纹长度与载荷大小的关系等。下面先叙述 侵入断裂过程及所产生的基本裂纹。除特殊说明外，玻璃陶瓷和岩石的静态侵人实验一般在 维氏硬度计和材料试验机上进行。各种玻璃的侵入断裂过程一般采用光学显微镜观察，一些 结果是借助于扫描电镜得到的。动态侵人实验是用压头冲击试件并借助高速摄影方法记录侵 入过程。除岩石侵入实验外，凡在玻璃陶烧上：进行的动静态侵人实验用的棱锥压头一般指维 氏棱锥压头（正四棱锥)。 1.1裂纹类型 近10余年：米，国际上许多学者对玻璃陶的父入断裂进行了广泛深入的实验及理论研究。 本文只列出极少址有代表性的文献。被广泛进行过侵人断裂实验的材料有：钠玻璃、普通玻 璃、氯化钠、硒化锌、疏化锌、尖晶石、熔融硅、热压硫化锌、缄化硅、蓝宝石及多种陶 瓷〔512)。大址的侵入实验表明，不论是尖状的棱锥和圆锥压头，还是球形压头，不管是动 态还是静态侵人，当压头侵人上述脆性材料时，作被侵入体内普遍产生3种基本裂纹：径向 裂纹(rc或图1中Pp)、中间裂纹(mc)和侧向裂纹(lc)。球形压头除产生3种基本裂纹外， 一般还在被侵人体内产生Hetz裂纹。图1是侵入断裂形态的示意图及典型实验结果。 综上所述，充分的实验结果表明，压头在动静态载荷作用下，弹塑性侵人岩石、玻璃和 陶瓷等脆性材料时产生径向、中间和侧向裂纹等是普遍现象。这充分说明用玻璃陶瓷侵入断 裂的研究方法和结果来探讨岩石的侵入断裂机制是可行的。 ·402·关键 ， 对于寻 求最佳破 岩方式 ， 提高破 岩效 率 、 降低 能耗和指导 凿岩 机具设 计有重要意义 。 长期以来 ， 国内外 有关 学者 进 行 了大量 实验 及理 论研究 ， 已经揭示 了岩石侵入过程 的一 些重 要 规律 与特 点 。 如 压头 动 静态 侵 入时 岩 石 内产 生一 个密实体 或 承压核 ，岩 石的 破碎表 现 为跃 进式 〔 ‘ 飞 压头动静态侵 入时 岩石 内通常 产 生一 些基 本裂纹 。 如球 和楔压头 动 态 侵 入岩石时发 现岩石 内产 生了 中间和侧 向裂纹 〔 “ 〕 ， 球形和 圆锥 压头侵 人表 面光滑的大理 岩 时 普遍产生径 向裂纹 〔 〕 。 但 是 ， 迄 今在 岩石侵人 试验 中还 很少发 现 几种基本裂纹在 同一 实 验 巾出现 。 尤 其是 压头 主要 为常 用 的轴对称 压头 侵 入时岩 石内裂纹形 成与扩展 的过程 ， 裂 纹 长度 与 侵 人载荷 的关 系等一 些对了解侵入 断 裂 和破碎 机理 至 关 重要的 问题还不很清楚 。 共 主要原 因 是岩 石不透 明 ， 在 目前技 术条 件 下对侵 入过 程岩石 内部断裂过 程的 观察 比较 困难 。 另外 ， 压头侵 入 岩 石的 断 裂过程实际上是 一个三维弹 塑性断裂问题 ， 在理论研究 上 只能用数 值 计算解 决 。 由于 真正 的岩石侵 入 断裂过程从 实验上 还不完全清楚 ， 而且数值 计算首先要建 立 岩石的 破坏 判据 ， 测定其力学 参数 ， 处理 边 界条件 ， 对于 岩 石这 种性 质特殊的材料 ， 如此 处理 结 果 的 可 靠性如何 ， 这 本 身还是一个问题 。 因此 岩石侵 人 断裂 与 破碎机理 研究的 进 展缓 慢 。 岩石 虽不透 明 ， 但它 是典型 的 脆性材料 。 它 在力学性 质等方 面 一 与各种透明玻璃 和陶 瓷有 许 多共性 。 因此 ， 本文 可借 用透 明脆性 材料 的研究 方 法 、 理论 和 实验结果 来研究岩石 的 侵入 断裂机理 ， 并取得 一 些 重要的 结果 。 书 侵人断裂形态 研究岩石侵 入断裂 ， 人们 最 关心 的 是压头 侵入时 岩石 内产 生 的裂 纹类 型 ， 它们的位置及 其 形 成的时 间和顺序 ， 裂纹的 形 成与载荷性 质 、 裂纹长度与载荷 大 小 的 关 系等 。 下面先 叙述 侵入断 裂 过程及所产生的 墓本裂纹 。 除特殊说明 外 ， 玻璃 陶瓷 和岩 石 的静态侵 人 实验 一 般在 维 氏硬 度计和材料试验机上进 行 。 各 种 玻璃 的 浸 入断裂过 程一 般采 用光 学显微 镜观 察 ， 一 些 结果 是借助 于扫描 电镜得 到 的 。 动态 侵 人实验 是 用压头 冲 击试件 并借 助 高速摄 影方法 记录侵 入 过程 。 除 岩石 侵 入实验 外 凡 在玻璃 陶 瓷 卜进 行的 动 静态佼 人 实验 用的 棱锥 压头一 般指维 氏棱 锥压头 正 四 棱 锥 。 裂纹 类 型 近 余年 来 ， 日际土 许 多学 者对 玻璃 陶 瓷的 佼 入断 裂进 行 自 一 泛深 人的实验 及理 论研究 。 本文 只列 出 极少 至有 代表性的 文献 。 被 广泛进 行 过佼 人断 裂实验 的 材料有 钠 玻 璃 、 普通玻 璃 、 氮化 钠 、 硒 化锌 、 硫化锌 、 尖晶石 、 熔融 硅 、 热 压硫 化锌 、 氮 化 硅 、 蓝 宝石 及 多 种 陶 瓷 仁” 一 ‘ 〕 。 大 量的浸人 实验表明 ， 不 论是尖 状的棱 锥 和 圆 锥压头 ， 还 是 球形 压头 ， 不 管是 动 态还是静态 侵 人 ， 当 压头 浸 人 述脆性 材料 时 ， 在被仗 入体 内普遍 产生 种墓 本裂纹 径向 裂纹 或图 中即 、 「， ’ 裂纹 和侧 向裂 纹 。 球 形 压头 除 产生 种 基本裂纹 外 ， 一 般还 在被侵 入体 内产生 裂纹 。 图 是侵 人断 裂形态的示 意 图及 典型实验 结果 。 综上 所述 ， 充分 的 实验 结果 表 明 ， 压头 在动 静态 载荷 作 用 下 ， 弹 塑性侵 人 岩石 、 玻璃 和 陶 瓷 等脆性 材料时 产 生径 向 、 中间和侧 向裂纹 等是 普遍 现象 。 这充 分 说 明 用玻璃 陶瓷侵入 断 裂的 研究 方 法 和结果来 探讨 岩石 的侵人 断裂机制是可行的 。 产 尹