含平行加载方向界面岩石裂纹动态扩展特征

来源：振动与冲击杂志2025年第8期北京时间：

作者：闻磊,，冯文杰wjfeng9999，石召龙,，于俊红，刘琳

单位：1.石家庄铁道大学工程力学系，石家庄050043；2.石家庄铁道大学河北省工程力学基础学科研究中心，石家庄050043；3.中冀建勘集团有限公司，石家庄050027；4.中核勘察设计研究有限公司，郑州450003

摘要：以含预制界面裂纹板状类岩石试样为研究对象，使用SHPB系统平行试样界面施加不同强度的冲击荷载，利用高速摄像系统记录裂纹扩展过程，分析不同界面位置、不同冲击强度条件下试样的裂纹扩展路径、断裂机理及宏观力学性质。研究结果表明，平行界面施加冲击荷载试样裂纹萌生和扩展与预制边裂隙关系不紧密，但与界面层关系密切，这与荷载方向与界面层非平行布置的情况有着明显区别。入射波峰值较小时一般只表现出沿轴向的Ⅳ型拉伸裂纹，随着入射波峰值增加，逐渐向剪切裂纹转化，入射波峰值越大剪切裂纹与加载方向夹角越大，而且更多的出现Ⅲ型剪切裂纹。初始破坏区一般出现在弹性模量较高一侧，随着冲击强度增大界面两侧裂纹萌生时间差显著减小。试样普遍为应力波汇聚效应引起的晶间拉伸裂纹萌生，裂尖应力随初始裂纹裂尖速度的不同而改变，致使同样拉伸起裂，起裂位置相近的新生裂纹后续扩展角度也可能不同。应力峰值附近形成的主裂纹发生明显拐折处一般为后期局部破坏区域。岩样峰值承载力表现出明显的应变率效应，界面位置对于应变率效应有显著影响。初始裂纹所在位置及裂尖的应力场多样性，及裂纹扩展过程中传播速度的突变特征等增加了对含界面岩石动态裂纹传播路径预测的不确定性。<br>

关键词：层状岩体；界面；裂纹扩展；冲击动载；力学性质