引言
随着寒冷地区露天煤矿开采的不断扩大，爆破开挖期间的边坡稳定性已成为一个日益关键的问题（Gao et al., 2023）。此类边坡岩体通常长期处于低温条件、地下水渗透和采矿扰动作用下，导致内部裂隙发育。在冻结条件下，裂隙水容易冻结并在裂隙中形成冰充填体，这可以进一步影响岩体的力学和断裂行为。在爆破开挖过程中，裂隙的分布和岩桥的连通性可以显著改变应力波的传播路径及相关能量分布，从而引发沿已有裂隙的裂纹扩展或穿过岩桥的裂纹汇合（Liu et al., 2024a）。因此，研究动荷载下冻结裂隙砂岩中岩桥的动力响应和裂纹扩展机制，对于揭示寒冷地区露天煤矿边坡的动力损伤演化以及提高爆破扰动下的边坡稳定性控制具有重要意义。
目前，关于冻结岩石力学行为的研究主要集中在温度、含水率和加载率对其强度、变形和断裂特性的影响（Jia et al., 2022; Weng et al., 2020; Liu and Wang, 2024）。已有研究表明，在低温条件下，岩石中的孔隙水逐渐冻结，形成的冰充填孔隙和微裂纹。冰充填体的形成增强了颗粒间的结合力并限制了孔隙和微裂纹的变形，从而在冻结岩石中产生显著的增强效应（Jia et al., 2020; Wang et al., 2022）。除了温度之外，含水状态也是控制冻结岩石力学特性的关键因素。不同的含水条件可以改变岩石冻结后的内部损伤演化，从而影响其强度、变形特性和破坏特征（Yu et al., 2023）。随着霍普金森压杆（SHPB）系统的应用，人们越来越关注高应变率加载下冻结岩石的动态力学性能、断裂响应和损伤演化。SHPB试验研究了零度以下温度下冻结岩石的动态力学行为、能量耗散和碎化特性（Weng et al., 2019; Weng et al., 2020）。加载率对冻结岩石的动态力学行为有显著影响（Su et al., 2023）。随着加载率的增加，动态强度和峰值应力等力学参数通常显著增大，表明存在明显的应变率效应（Xu et al., 2022）。然而，大多数现有研究集中于完整冻结岩石，对于在自然岩体中广泛存在的裂隙结构对冻结岩石动态响应和破坏过程的影响，仍缺乏系统性的理解（Tong et al., 2025）。
在实际工程岩体中，裂隙通常发育。与完整冻结岩石相比，裂隙岩体能够更真实地反映实际工程条件下岩石的加载响应和破坏特征。因此，含有预置裂隙岩石的力学行为和裂纹演化机制受到了广泛关注。现有研究表明，裂隙倾角、裂隙数量和裂隙排列对岩石强度、裂纹扩展路径和最终破坏模式有显著影响（Wang et al., 2021; Li et al., 2023; Yue et al., 2024）。对于含有相交或交叉缺陷的岩石类材料，剪切效应可以进一步影响断裂演化和破坏机制（Han et al., 2020; Liu and Zhao, 2024）。高速摄影和DIC已被用于分析动荷载下岩石的应变局部化和裂纹扩展（Zhang and Zhao, 2013; Xing et al., 2018; Liu et al., 2024b）。此外，PFC和近场动力学等数值方法已被用于模拟裂纹萌生、扩展和动态破坏过程（Zhou et al., 2017; Ai et al., 2019; Yuan et al., 2023）。之前的研究主要揭示了预置裂隙对强度退化、裂纹萌生和裂纹汇合机制的控制作用（Cao et al., 2015; Wong and Einstein, 2009; Wu et al., 2021）。在动荷载下，已有裂隙的几何特征显著影响动态强度、开裂过程和破坏模式（Zou and Wong, 2014; Li et al., 2017; Zhao et al., 2022）。近期研究调查了冻结裂隙砂岩的动态劈裂行为（Zhao et al., 2021）、冻融处理砂岩的动态断裂行为（Zhang et al., 2023）以及不同岩桥倾角的裂隙砂岩在冻融循环后的破坏特征（Yu et al., 2025）。
然而，冻结温度和岩桥倾角对裂隙砂岩动态响应的影响尚未得到充分阐明，尤其是它们对应变局部化、裂纹扩展和内部力链演化的影响。本研究结合SHPB试验、DIC和PFC模拟，研究了不同冻结温度和岩桥倾角下裂隙砂岩的动力学响应、表面应变局部化、裂纹扩展和细观力链演化。通过将宏观力学响应与表面应变演化和内部力传递联系起来，进一步阐明了冻结裂隙砂岩动态断裂过程的多尺度演化。
