CN112630060A - 一种用于评价含裂纹巷道围岩动态稳定性的新构型 - Google Patents

Abstract

本发明内容公开一种用于评价含裂纹巷道围岩动态稳定性的新构型，属于岩土工程技术领域，主要借助于落锤冲击试验装置及发明构型进行冲击试验，该构型具有较强的实践意义及实践应用性；由于发明构型尺寸较大，裂纹的动态断裂全过程可以很好地观测，适用于各种含裂纹的巷道工程相关问题研究；随后对裂尖的动态断裂韧度计算，将所测的动态载荷曲线代入有限元软件，得到应力强度因子时程曲线，结合裂纹的断裂时刻确定出围岩内裂纹的动态断裂韧度，最后根据动态断裂韧度的定义对含裂纹的围岩安全性进行评价，进一步考虑将本文发明内容应用于巷道工程事故问题分析，得到理论研究成果与工程分析相结合。

Description

一种用于评价含裂纹巷道围岩动态稳定性的新构型

技术领域

本发明属于岩土工程技术研究领域，涉及对冲击载荷作用下含初始裂纹缺陷巷道围岩的稳定性评价研究。

背景技术

在大多数地下隧道工程掘进过程中，尤其是巷道工程的爆破开挖与煤矿开采过程中，围岩的内部岩体或多或少会因为爆炸应力波、冲击地压等动态载荷形成不同大小、方位、偏向角的诱发裂纹与节理缺陷，这些裂纹缺陷在后期的扰动动载荷或静载荷作用下可能会再次发生起裂、扩展及止裂现象，特别是动载荷作用下，巷道围岩内在初始裂纹缺陷的前提下将沿着原生裂纹迅速地起裂、扩展，发生破坏行为的速率会远大于其在静载荷作用下的破坏速率，这将严重地影响采矿工程的煤矿开采量，这将造成极大的地质灾害事故，也将造成极大的人力、物力、财力的浪费；对于巷道围岩内岩石动态断裂的危害性，国内外众多的学者在岩石动态断裂的形成、发生机理及监测方法等方面进行了大量的科学性研究，但是还没有从根本上解决岩石动态断裂的预防机制问题，故含裂隙岩体在地下工程结构与岩石动力学领域仍然是世界性难题。

另一方面，由于实际工程中巷道断面尺寸一般较大，故针对巷道围岩内动载荷作用下裂纹缺陷的研究采用1∶1的原生模型进行分析会有较大的局限性，需要考虑众多的复杂因素，故本发明基于相似原理理论建立模型构型研究动载荷作用下裂纹缺陷对巷道围岩的影响机制，使得物理模型试验研究方案变得可行，结合数值模拟手段能够很好地分析巷道围岩内裂纹缺陷的影响机制；同时，含裂隙岩石在动载荷作用下需要考虑惯性效应等作用，故分析动载荷作用下含裂隙岩石的应力状态远比静载荷作用下的复杂，如果考虑初始裂纹缺陷又位于直墙拱形巷道围岩内部时，其对围岩的动态破坏机制就需要我们更深入的进行了解。

岩石动态断裂韧度是表征含裂纹岩石在动载荷作用下抵抗裂纹起裂能力大小，是评价含裂纹岩石强度的重要指标，目前已经被国内外众多的研究学者应用工程实践中，本发明内容也基于动态断裂韧度的定义对裂纹对巷道稳定性的进行定量化评价；针对动态断裂韧度的计算，目前大部分采用霍普金森压杆进行含裂隙岩石的冲击加载，利用不同的研究构型进行试验分析与数值模拟分析，但是在裂纹扩展的全过程分析中，我们发现裂纹的扩展过程很容易受到边界拉伸波的影响，而为了避免这一情况的发生，我们采用较大的构型进行设计，并将断面形状设置成巷道断面形状，这样既可以避免试件四周发射拉伸波的影响，也可以将研究成果直接应用某些巷道工程实践。

本发明内容主要是基于本人前期的研究成果基础上进行深入分析的研究结果，提出一种用于研究含裂纹巷道围岩破坏行为的新构型，该发明构型可以用于研究各种含初始裂纹缺陷巷道围岩的破坏行为，这在巷道工程研究领域寥寥无几；研究巷道围岩内裂纹缺陷在冲击载荷作用下的动态起裂韧度、动态扩展韧度及动态止裂韧度，它们将在裂纹起裂、扩展及止裂过程中评价围岩稳定性起着至关重要的作用，对于动态断裂参数的研究是一个基础性课题，也是研究学者们亟需解决的一个难关；本发明将研究成果应用于某些巷道工程的理论研究，对于巷道工程的设计、维护及加固等问题提供理论研究基础，也对围岩内部裂纹的扩展机制得到很好地分析，为提高巷道工程的破坏机制认识有很大地提高。

发明内容

本发明实施示例的目标主要是提供一种在冲击载荷下评价含初始裂纹缺陷巷道围岩强度的新构型，研究在冲击载荷作用下巷道围岩内裂纹缺陷的动态破坏规律，并且该发明者所提出的新构型尺寸比较大，远远不同于传统研究断裂韧度的典型构型，它受到试件边界的反射拉伸波的影响将会较小，本发明所提出的构型实用性较强，能够很好地结合实践工程中某些巷道事故问题进行分析。

本发明实施示例具体的实现步骤如下，首先采用含I型初始裂纹缺陷的巷道模型试件结合配备超动态应变仪测试系统进行动态冲击加载试验，随后根据落锤冲击试验装置上入射板与透射板中的应变片测试出电压信号转换为应力波信号，再依据霍普金森压杆试验装置的数据处理原则进行试验数据处理，得到加载过程中的动态载荷曲线，进一步将动态载荷曲线代入有限元分析软件建立数值模型，利用使用较为广泛的位移外推法进行动态应力强度因子曲线的计算，随后结合裂纹扩展计测试的断裂时刻最终确定出巷道围岩内不同裂纹缺陷的动态断裂韧度值，最后基于断裂力学及岩石动力学基础原理根据动态断裂韧度的定义进行巷道围岩稳定性的稳定性评价。

总而言之，利用该新构型进行围岩稳定性评价的分析步骤主要包括以下几个方面，我们将进行一一详细的阐述：

第一步，采用发明者设计的含I型初始裂纹缺陷巷道围岩构型进行冲击试验测试，可以选择砂岩与有机玻璃作为原材料，有机玻璃具有透明、均匀等特性，特别适合裂纹扩展轨迹的监测；模型尺寸为：W＝300mm，H＝350mm，B＝30mm，h＝60mm，w＝50mm，r＝25mm，a＝50mm，L₁＝90mm，L₂＝125mm，青砂岩的动态弹性模量为13.58GPa，动态泊松比0.18，密度为2.265g/cm³；有机玻璃的动态弹性模量为6.1GPa，动态泊松比0.35，密度为1.130g/cm³，如图2与图3所示。

第二步，利用自行研制的落锤冲击试验装置进行动态加载试验，该试验装置可以根据试验的需求配置不同的试验数据采集系统，本发明需要配备的超动态应变仪采集系统，采集频率能够高达2.5MHz，即2μs能够采集到5个数据样本，这完全能够满足冲击载荷下的试验数据采集要求，如图4所示；初始裂纹缺陷的起裂时刻t_i、扩展时刻t_p及止裂时刻t_a通过粘贴于裂纹尖端的裂纹扩展计测试系统进行测试，它的工作机理大致如下：首先将根据试验要求定制的裂纹扩展计利用高性能胶水粘贴于新构型试件的裂纹尖端处，裂纹扩展计的第1根金属栅丝必须紧贴于裂纹尖端区域，当初始裂纹缺陷开始起裂时，金属栅丝被拉断造成裂纹扩展计电阻增大，从而两端的电压增大，产生一次次台阶阶跃电压信号，随后根据电压信号导数的极值即可以确定出每一根裂纹扩展计栅丝的断裂时刻，进一步可以确定出裂纹的起裂时刻t_i、扩展时刻t_p、止裂时刻t_a，如图5所示；随后基于有限元动力学分析模块进行数值模拟计算，建立1∶1有限元数值模型，将试验测试材料动力学参数及动态载荷曲线代入数值模型，根据裂纹尖端位移时程曲线推导出裂纹尖端位移时程曲线，随后根据裂纹扩展计测试的断裂时刻确定含初始裂纹缺陷的动态起裂韧度、扩展韧度及止裂韧度。

第三步，根据动态断裂韧度值是裂纹在动载荷作用下抵抗裂纹起裂能力的重要性能指标，随后根据动态断裂韧度值在裂纹扩展过程中的变化情况，对含纯I型初始裂纹缺陷的巷道围岩稳定性评价，最后根据该发明构型权利内容的延伸与扩展评价巷道围岩内含各种边裂纹缺陷因素进行评价。

本发明公开了一种用于评价含I型裂纹缺陷巷道围岩动态稳定性的新构型，发明内容属于岩土工程技术研究领域，该发明实现方式通过利用自行研制的落锤冲击试验装置及发明者自主设计的试验构型进行冲击加载试验，该构型相比于其他瞬时冲击载荷作用试件，具有较为直观的实践意义及较为广泛的应用性，并能够结合某些巷道工程事故进行问题分析；由于发明构型尺寸较大，裂纹的动态断裂全过程可以很好地观测且不受试件内部的反射拉伸波影响，适用于含初始裂纹缺陷的巷道工程相关问题研究；随后采用试验-数值法对巷道围岩内部裂纹的动态断裂韧度计算，将落锤冲击试验装置所测的动态载荷曲线代入有限元分析软件，得到裂纹扩展过程中任意时刻的动态应力强度因子时程曲线，结合裂纹扩展过程的断裂时刻确定出围岩内I型裂纹的动态断裂韧度值，最后根据动态断裂韧度的定义及其值的变化趋势对含初始裂纹缺陷的围岩稳定性进行强度评价，进一步考虑将本文研究成果应用于某些巷道工程事故分析，得到理论研究成果与工程事故问题分析结合点；本发明构型实用性强，应用广泛，对研究巷道工程相关问题具有较大的现实应用意义。

附图说明

图1是本发明实施例提供在冲击载荷下含初始裂纹缺陷巷道围岩稳定性评价的流程图；

图2是本发明实施例提供含纯I型初始裂纹缺陷的巷道围岩构型试件；

图3是本发明实施例提供所采用两种不同材料制作的模型试件实物图；

图4是本发明实施例提供能实现中低速冲击加载的落锤冲击试验装置示意图；

图5是本发明实施例提供裂纹扩展计的工作原理示意图；

图6是本发明实施例提供裂纹扩展计最终的试验数据处理结果图；

图7是本发明实施例提供含纯I型裂纹缺陷的巷道围岩试件破坏效果图；

图8是本发明实施例提供超动态应变仪测试的应力波信号曲线及动态载荷曲线；

图9是本发明实施例提供裂纹面张开位移的示意图；

图10是本发明实施例提供数值模型的网格示意图及采用的1/4节点单元示意图；

图11是本发明实施例提供的动态起裂韧度、动态扩展韧度及动态止裂韧度确定方式示意图；

图12是本发明实施例提供不同冲击载荷作用下裂纹的动态断裂韧度全过程分析示意图。

具体实施方式

为了进一步使得本发明主要内容的目的与技术方案的阐述更加通俗易懂，故再一次进行详细地实例说明，对本发明内容进行进一步的解释说明；可以描述的是，此示例的描述仅仅用于解释本发明权利内容，并不限于本发明内容的延伸权利。

下面结合附图及具体的示例说明对本发明内容作进一步阐述与说明。

如图1所示，本发明实施示例是一种用于评价含纯I型裂纹缺陷巷道围岩稳定性的构型，主要包括以下步骤：

S101：采用含纯I型初始裂纹构型结合落锤冲击试验装置对构型试样进行动态冲击加载。

S102：根据超动态应变仪测试系统测得电压信号转换为应力波信号，随后得到动载荷曲线，代入有限元分析软件中进行数值计算，然后根据位移外推法得到裂纹尖端的动态应力强度因子时程曲线，结合裂纹扩展计测试系统所测的裂纹动态断裂时刻进行动态断裂韧度的确定。

S103：基于断裂力学及岩石力学理论基础，利用动态断裂韧度值对含裂纹巷道围岩的稳定性进行评价，建立含I型裂纹缺陷巷道围岩岩体强度评价体系。

特别需要提出的是本发明阐述的实施例只描述了基于新构型的巷道围岩内纯I型初始裂纹缺陷的构型研究，本发明权利内容还包括基于此发明新构型的巷道围岩内I/II复合型裂纹及其他类型裂纹缺陷的研究，故不在此进行一一赘述。

本发明实现的工作原理主要是：

利用发明者提出的含预制裂纹缺陷的巷道围岩新构型在自行研制的落锤冲击试验装置上进行动态加载试验，通过动态冲击试验测试的动态载荷曲线代入有限元分析软件中结合试验-数值法进行动态应力强度因子曲线的计算，随后根据裂纹扩展计测试的裂纹起裂时刻t_i、扩展时刻t_p及止裂时刻t_a计算出动态断裂韧度值，最后根据动态断裂韧度值对含裂纹巷道围岩的整体稳定性进行评价，从而形成统一的围岩稳定性评价体系，进一步应用该构型对其他巷道工程事故问题进行分析，形成一套统一的理论评价方法。

本发明构型实例的实施步骤如下：

第一步，采用发明者设计出的含I型初始裂纹缺陷巷道围岩构型进行冲击试验测试，可以选择砂岩与有机玻璃作为原材料，有机玻璃具有透明、均匀等特性，特别适合裂纹扩展轨迹的监测；模型尺寸为：W＝300mm，H＝350mm，B＝30mm，h＝60mm，w＝50mm，r＝25mm，a＝50mm，L₁＝90mm，L₂＝125mm，如图2所示；砂岩的动态弹性模量为13.58GPa，动态泊松比0.18，密度为2.265g/cm³；有机玻璃的动态弹性模量为6.1GPa，动态泊松比0.35，密度为1.130g/cm³。

第二步，利用自行研制的落锤冲击试验装置进行动态加载试验，该试验装置可以根据试验的需求搭载不同的试验数据采集系统，本发明内容需要配备的超动态应变仪采集系统，超动态应变仪采集频率能够高达2.5MHz，即2μs可以采集到5个数据样本，完全能够满足冲击载荷下的试验数据采集要求，如图4所示；初始裂纹缺陷的动态起裂时刻、扩展时刻及止裂时刻通过粘贴于裂纹尖端的裂纹扩展计测试系统进行测试，它的测试原理大致如下：首先将符合试验要求的裂纹扩展计利用高性能胶水粘贴于新构型试件的裂纹尖端处，裂纹扩展计的第1根金属栅丝必须紧贴于裂纹尖端处，如图5所示；当初始裂纹缺陷开始起裂时，第1根金属栅丝被拉断造成裂纹扩展计电阻增大，从而两端的电压增大，随后金属栅丝逐次被拉断，产生一次次台阶阶跃电压信号，随后根据电压信号导数的极值即可以确定出每一次裂纹扩展计栅丝的断裂时刻，进一步可以确定出裂纹的起裂时刻t_i、扩展时刻t_p、止裂时刻t_a，如图6所示；随后基于ABAQUS软件有限元动力学分析模块进行数值计算，建立1∶1比例数值模型，将试验测试材料参数及动态载荷曲线代入数值模型，根据裂纹尖端位移推导出裂纹尖端位移时程曲线，随后根据裂纹的起裂时刻t_i、扩展时刻t_p、止裂时刻t_a确定出含初始裂纹缺陷的动态起裂韧度、扩展韧度及止裂韧度。

本示例试样的裂纹扩展轨迹如图7所示，从图中可以看出初始裂纹缺陷的断裂模式为纯I型裂纹扩展特征，本发明主要根据纯I型裂纹的动态扩展的动态断裂韧度进行巷道围岩稳定性的评价，不限制于本构型作为其他复合型裂纹的研究，故本示例主要分析初始I型裂纹缺陷的动态断裂过程中动态起裂韧度、动态扩展韧度及动态止裂韧度的分析。

第三步，数值分析：

本发明实施例的动态断裂韧度值计算方式主要采用试验-数值法进行，第一步根据裂纹扩展计确定出裂纹的动态起裂时刻t_i、扩展时刻t_p及止裂时刻t_a，随后采用有限元分析软件ABAQUS进行动态应力强度因子时程曲线的计算，最终两者相结合确定出动态断裂过程中的动态断裂韧度值。

动态应力强度因子曲线计算步骤大致如下：

采用落锤冲击试验装置进行动态加载试验，基于搭载的超动态应变仪测试系统得到应变时程曲线，如图8(a)所示，随后根据应力波信号计算出试件两端的动态载荷曲线，其中动态载荷曲线主要包括入射端载荷P_t(t)曲线与透射端载荷P_i(t)曲线，如图8(b)所示，随后代入该发明构型的有限元数值模型中，动态载荷曲线主要利用下式进行计算：

P_i(t)＝E_bA(ε_i(t)+ε_t(t)) (1)

P_i(t)＝E_bAε_t(t) (2)

式中，E_b表示弹性杆件弹性模量；A表示新构型试件在弹性杆件上的加载截面面积；ε_i(t)表示入射端中入射波应变信号；ε_r(t)表示入射端中反射波应变信号；ε_t(t)表示透射端中透射波应变信号。

基于传统断裂力学计算公式，对含I型裂纹尖端附近的位移场利用位移外推法进行动态应力强度因子的计算，计算公式如下：

式中K_I(t)表示纯I型裂纹尖端的应力强度因子；K_II(t)表示纯II型裂纹尖端的应力强度因子；E表示岩石材料的弹性模量；u_x(r,θ,t)和u_y(r,θ,t)分别表示裂纹尖端局部坐标系下的沿x、y轴向位移，如图8所示，其中

在图8所示裂纹的左右表面处，θ＝+π；θ＝-π，将其分别代入式(3)可得在平面应变条件纯I型裂纹下的水平位移为：

其中

由式(5)可得到裂纹尖端附近表面上距离裂纹尖端r_i处的张开位移u_i(t)表示为：

其中，K_Ii(t)为依据距裂纹尖端r_i处的张开位移计算出来的I型应力强度因子；裂纹面上的水平位移u_i(t)可以在有限元计算结果中直接提取得到，这样就可以获得多组(r_i,K_Ii(t))数据；本文在靠近裂纹尖端附近的应力场与应变场的奇异性采用1/4节点奇异单元来进行描述，如图9所示；随后利用ABAQUS软件计算出裂纹面上单元节点A，B，A′，B′的裂纹尖端张开位移曲线，最后可以推算出动态应力强度因子时程曲线K_Ii(t)，表达式如下：

其中

u_y(t)|_AA'＝u_y(r,+π,t)|_A-u_y(r,-π,t)|_A' (8)

u_y(t)|_BB'＝u_y(r,+π,t)|_B-u_y(r,-π,t)|_B' (9)

随后依据(7)式计算出的动态应力强度因子曲线值，然后利用最小二乘法进行拟合求出裂纹尖端的I型应力强度因子K_I(t)，表达式如下：

式中N值表示设置监测点数目越大；N值越大，代表着监测点数目越大，最终所计算的应力强度因子也越为精确。

本发明内容的动态断裂韧度值采用有限元分析软件ABAQUS程序基于位移外推法进行初始裂纹尖端的动态应力强度因子曲线计算，采用动力学分析模块建立数值模型，在裂纹尖端区域采用六节点三角形CPS6单元，在裂纹尖端其他区域采用八节点四边形CPS8单元，为了消除裂纹尖端的奇异性，将裂纹尖端网格进一步细化，数值模型的力学性质参数采用本文实际测试力学参数进行设置，整个数值模型总共包含5481个网格单元，16732个单元节点，如图10所示。

随后将试验数据处理得到的动载荷曲线代入数值模型当中，达到与试验加载相同的加载条件与边界条件，随后得到该任意时刻的动态应力强度因子曲线，随后根据测定的动态断裂时刻确定得到动态起裂韧度、动态扩展韧度及动态止裂韧度。

图11分别给出了试验-数值法计算的动态断裂全过程中动态断裂韧度，从图中可以看出，动态应力强度因子随着时间的往后推移，应力强度因子先增大后减小，且开始有一段惯性效应传播段，裂纹尖端的应力强度因子一直为零。

动态断裂韧度的确定，在此我们根据所测试的裂纹在起裂时刻、扩展时刻及止裂时刻所测得时间结合动态应力强度因子时程曲线，结合下式就可以确定出裂纹的动态起裂韧度、动态扩展韧度及动态止裂韧度：

加载速率

为裂纹的动态起裂韧度和应力波传播至裂纹尖端与裂纹开始起裂差值的比值，即

随后根据上述公式(11)-(14)；可以求出围岩内初始裂纹缺陷的动态起裂韧度、动态扩展韧度及动态止裂韧度值，计算结果如下表1所示。

表1实施例动态断裂参数计算结果

第四步

根据上述的数值计算方法可以很好地计算出巷道围岩内裂纹缺陷整个动态扩展过程的动态断裂韧度值，如图12所示；随后可以根据断裂韧度值的变化趋势对巷道围岩稳定性进行评价；我们可以根据图中计算信息可以很明确地看出，试件#2的初始裂纹抵抗裂纹的起裂强度最大，并且扩展过程中发生了止裂现象，故可以推断出该冲击速度的动载荷形式下围岩稳定性相对最强。

综上所述阐述的发明实施例仅是含一种理想的纯I型裂纹缺陷巷道围岩构型试件的情况，但它并不用于限制该构型表征围岩内其他初始裂纹缺陷情况的设定，凡是在本发明示例上做出精神和原则之内的任何修改、等同替换和改进等，均包括在本发明内容的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于评价含裂纹巷道围岩动态稳定性的新构型，其特征在于，主要是利用含初始裂纹缺陷巷道围岩的新构型结合落锤冲击试验装置对该构型试件进行动态冲击加载，进一步利用落锤冲击试验装置搭载的超动态应变仪测试系统测得的电压信号转换为应力波信号，随后将应力波信号根据霍普金森压杆试验装置数据处理方法进行试验数据处理，得到动态载荷加载曲线；基于有限元分析软件ABAQUS建立1∶1比例数值模型，将动态载荷曲线带入数值模型达到与试验条件相同的加载条件及边界条件，数值模型力学性质参数根据实际材料测试出力学性质参数设置；利用有限元软件的仿真技术，计算出裂尖位移时程曲线，随后根据裂尖位移时程曲线采用位移外推法推导出动态应力强度因子时程曲线，即根据I型或各种复合型裂尖区域的应力强度因子与位移的函数关系式，如纯I型裂纹如下

即可以推导出应力强度因子与裂纹面张开位移的函数关系

最后结合裂纹扩展计测试系统所测得的动态起裂时刻t_i、扩展时刻t_p及止裂时刻t_a可以确定围岩内裂纹动态断裂全过程的动态断裂韧度值，随后分析动态断裂韧度值的变化规律，可以对含I型裂纹缺陷巷道围岩稳定性进行定量化评价，进一步可以进行将本发明内容推广至对含其他复杂型裂纹巷道围岩的稳定性评价，形成一套统一的理论评价体系。

2.正如权利1要求描述的一种用于评价含裂纹巷道围岩动态稳定性的新构型，采用该构型进行围岩稳定性强度评价的步骤主要包括以下三个步骤：

第一步，首先采用发明者设计的含I型初始裂纹缺陷的巷道围岩构型进行动态冲击试验测试，可以采用青砂岩材料与有机玻璃材料，采用有机玻璃透明、均匀，更易观察内部裂纹扩展规律等裂纹破坏特征；构型尺寸为：W＝300mm，H＝350mm，B＝30mm，h＝60mm，w＝50mm，r＝25mm，a＝50mm，L₁＝90mm，L₂＝125mm，砂岩的动态弹性模量为13.58GPa，动态泊松比0.18，密度为2.265g/cm³；有机玻璃的动态弹性模量为6.1GPa，动态泊松比0.35，密度为1.130g/cm³；

第二步，利用落锤冲击试验装置进行动态冲击加载试验，如图3所示，该试验装置拥有配套的数据采集系统，采集频率能够高达20MHz，即2μs能够采集5个数据样本，完全能够满足冲击载荷下的试验数据采集要求；巷道围岩内初始裂纹缺陷的动态起裂时刻、扩展时刻及止裂时刻通过粘贴于裂纹尖端的裂纹扩展计测试系统进行测试，主要工作原理如下：将裂纹扩展计粘贴于试件裂纹尖端表面，第1根金属栅丝紧贴于裂纹尖端，当裂纹开始起裂时，第1根金属栅丝被拉断造成裂纹扩展计电阻增大，从而两端的电压增大，产生一次次台阶阶跃电压信号，如图5所示，随后根据电压信号导数的极值即可以确定出每一次裂纹扩展计栅丝的断裂时刻，进一步可以确定出裂纹的起裂时刻t_i、扩展时刻t_p、止裂时刻t_a；随后基于ABAQUS软件的有限元动力分析模块进行数值计算，建立1∶1比例数值模型，将试验测试材料参数及动态载荷曲线代入数值模型，根据裂纹尖端位移推导出裂纹尖端位移时程曲线，随后根据裂纹的起裂时刻t_i、扩展时刻t_p、止裂时刻t_a确定出含初始裂纹缺陷的动态起裂韧度、扩展韧度及止裂韧度，尤其是止裂韧度的计算，这在巷道工程研究中首次应用；

第三步，根据动态断裂韧度值的定义：动态断裂韧度表征为材料在动载荷下裂纹抵抗裂纹起裂、扩展的断裂破坏能力的重要指标；依据在冲击载荷作用下动态断裂韧度值的变化情况，随后进行含裂纹缺陷巷道围岩稳定性的评价，随后根据动态断裂韧度值对含不同方位、偏向角初始裂纹缺陷的围岩结构能够进行整体性评价。

Images