高应力耦合裂纹控制方法

耦合场裂纹调控

揭示高应力与爆炸应力场耦合下岩石裂纹的扩展规律，为爆破工程提供调控依据。

Liu, Zhen · 杨仁树 · 左进京 · Zhao, Yong · You, Yuanyuan · Fengyuan, Ge · Caiyan, Zhang

International Journal of Impact Engineering 2026

参数信息

同向围压下裂纹长度增量

76.5 %

垂直向裂纹长度减少量

39.5 %

双向等围压下x方向裂纹长度减少量

76.3 %

双向等围压下y方向裂纹长度减少量

52.9 %

压应力方向应力强度因子峰值下降量

74.3 %

压应力方向有效应力减少量

47.6 %

拉应力方向裂纹扩展速度增量

26.0 %

拉应力方向有效应力增量

36 %

技术优势

同向围压促进裂纹扩展

在加载方向产生拉应力集中，裂纹扩展长度比无围压时最多增加76.5%，可用于定向致裂。

抑制不利方向裂纹

垂直方向产生压应力集中，裂纹长度最多减少39.5%；双向等围压下x、y方向分别减少76.3%和52.9%，可保护保留岩体。

裂纹方向可控

裂纹扩展方向更趋于与围压应力场方向一致，可通过调整围压方向引导裂纹走向。

应力波入射角决定裂纹类型

正向入射产生I型裂纹，斜入射形成I+II复合型裂纹，可根据需要选择入射方式。

应用场景

• 矿山爆破工程：通过选择围压方向控制裂纹扩展，减少矿石贫化、提高回采率。
• 隧道掘进：利用同向围压促进裂纹、垂直向抑制裂纹，实现定向爆破、保护围岩。
• 岩石力学研究：提供高应力耦合下裂纹扩展机理的定量数据，用于验证理论模型。