双孔爆破作用下裂纹扩展与贯穿数值模拟研究

来源：振动与冲击杂志2025年第17期北京时间：

作者：杨鑫，周航，冉正熙，蒲传金puchuanjin@sina.com，肖定军，林谋金，马敖

单位：西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳621010

摘要：为研究爆破作用下岩石动态断裂行为，采用有限元方法模拟了砂岩在单双孔爆破作用下裂纹扩展与贯穿过程。首先利用已有实验数据，计算得到砂岩的多项式状态方程系数，并基于Hoek-Brown准则，获取了Johnson-Holmquist（JH-2）本构模型参数。通过对单孔爆破内外部作用模拟，结果能较好地再现了粉碎区和裂隙区特征，成功验证了多项式状态方程、JH-2本构模型及其材料参数在动态裂纹模拟的可靠性。双孔爆破模拟结果表明：不同孔距和延期时间下，大多数模型孔间裂纹贯穿；同时发现，延期时间对裂纹扩展与贯穿有一定影响，主要表现在先起爆炮孔压缩应力波对后起爆炮孔的裂纹有一定抑制作用，阻碍孔间裂纹相互贯穿。裂纹贯穿主要存在三种形式，即直接贯穿、间接贯穿和混合贯穿，其中在间接贯穿过程中环向裂纹的作用是桥接上下交错的径向裂纹。最后，进一步分析和探讨了裂纹交错和贯穿机理，认为这两种现象的发生主要取决于两裂尖应力场分布和相互影响。<br>

关键词：双孔爆破；JH-2模型；贯穿形式；交错与贯穿机理；数值模拟