李 欣，张振南

（上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240）

摘要：利用数值模拟软件ANSYS，分析卸荷条件下裂纹尖端Ⅰ型动态应力强度因子（DSⅠFs）变化规律及其影响因素，研究岩石内部裂纹动态起裂行为。结果表明：围压及其卸荷速率越大，DSⅠFs峰值越大，卸荷产生的动态效应越明显，轴压对卸荷动态效应无影响；瞬态卸荷时，DSⅠFs 最大值出现在卸荷后的持续阶段，存在滞后效应；卸荷过程中随内部应变能的释放，DSⅠFs 时程曲线呈衰减效应；围岩刚度对卸荷条件下的DSⅠFs 有显著影响，围岩刚度相对于岩爆体越小，DSⅠFs 峰值越大，动态效应越明显；高卸荷速率初期，起裂韧度增率大于DSⅠFs增率，裂纹不会立即起裂，随卸荷时间的增加，裂纹发生起裂。

关键词：裂隙岩石；瞬态卸荷；动态应力强度因子；岩爆；Ⅰ型裂纹

中图分类号：TU 413.3文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1671-7872.2021.04.011

深部岩石处于高地应力状态，内部储存着很高的应变能，在受到工程开挖以及爆破施工扰动后，内部积聚的应变迅速释放，会导致岩爆发生，造成重大的经济损失甚至人员伤亡。岩爆的发生源于岩石内部应变能驱动下的裂纹失稳扩展。关于裂纹如何扩展已有较多研究，但多是加载条件下的岩石动态裂纹扩展，岩爆过程是卸荷条件下动态裂纹失稳扩展的过程，这与加载条件下的裂纹扩展不同。

卸荷条件下岩石内部裂纹的动态扩展是一个复杂的问题。根据断裂力学理论，当动态应力强度因子（dynamic stress intensity factors，DSⅠFs）达到动态起裂韧度时，裂纹开始扩展，扩展过程受制于动态止裂韧度等因素。……