譚鐵君

（西南政法大學刑事偵察學院重慶高校刑事科學技術重點實驗室，重慶 401120）

鑒定實踐

彈性客體砍切痕跡的實驗研究

譚鐵君

（西南政法大學刑事偵察學院重慶高校刑事科學技術重點實驗室，重慶 401120）

目的研究案件現(xiàn)場出現(xiàn)的橡膠、塑料類等高彈性客體的力學性質及其特殊痕跡反映，尋找檢驗此類客體上砍切痕跡的有效方法。方法選取不同種類的工具制作彈性材料砍切痕跡樣本，并對痕跡特征進行觀測及統(tǒng)計分析。結果研究表明：痕跡擦拭沿寬度與工具劈側厚度和刃口厚度有線性關系，是工具特征的客觀反映；砍切斷面上的線條、痕止緣部位的小眼、腱鞘等痕跡能穩(wěn)定反映刃口特征。結論彈性客體與塑性客體的砍切痕跡明顯不同，其痕跡特征反映自有規(guī)律，同樣具有較高的檢驗鑒定價值。

工具痕跡;客體;砍切痕跡

目前，部分技術人員對工具痕跡的利用率偏低[1]，急需各部門積極投入，提出工具痕跡檢驗新技術、新方法?？城泻圹E是案件現(xiàn)場中典型工具痕跡，涉及客體種類繁多，如砍切人體骨骼、木材、線材等留下的痕跡[2-3]。金屬、骨骼、木材等類客體塑性好，其砍切痕跡檢驗難度小，利用痕跡特征可識別作案工具[4-5]。近些年，橡膠、塑料及其制品被社會廣泛使用，如輪胎、電纜皮、襯墊、水晶板等[6]，其砍切痕跡也逐年增多，其痕跡與金屬、骨骼、木材的痕跡在形成原理上相近，但橡膠、塑料為柔性、網(wǎng)絡結構的長鏈聚合物，因此形痕時形變量大，形變后基本完全恢復，易引起痕跡特征變化，檢驗難度大，可見對該痕跡進行深入研究十分必要。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

選用立體顯微鏡、3D顯微鏡、讀數(shù)顯微鏡（精度0.001mm）、游標卡尺（精度0.02mm），厚度不同的刀具（厚度0.059～1.140mm）、橡膠板（厚度5mm）、塑料水晶板（厚度3mm）、輪胎、電纜外皮、塑料管等器材。

1.2方法

隨機選取60把不同品牌且刃口厚度不同的新單刃刀24把、菜刀31把、消防斧5把編號，用游標卡尺分別測出每把刀三個不同位置的劈側厚度（以劈側切入客體的深度為基準），將測得的數(shù)值取平均值，得到劈側的平均厚度（圖1）。用讀數(shù)顯微鏡分別測出每把刀的刃頂厚，方法同前，將所測數(shù)據(jù)列表記錄。用刀具對橡膠、塑料水晶板、電纜外皮、輪胎進行砍切，制作樣本痕跡，將痕跡置于顯微鏡下觀測形態(tài)、尺寸等數(shù)據(jù)并列表記錄。

隨機選取30把帶有卷刃、豁口特征的舊刀具，觀察刀刃上卷刃、豁口的位置、形態(tài)、尺寸并測量記錄，然后用刀具的卷刃、豁口部位砍切高彈性客體材料，制作足夠數(shù)量樣本痕跡，置于顯微鏡下觀察形成痕跡的特點、特征反映的規(guī)律，并比較不同客體痕跡的形態(tài)，同時測量相應痕跡特征的尺寸、位置等數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)反復測量五次，然后取平均值記錄，將以上測得的數(shù)據(jù)列表分析。

2 結果與討論

2.1 痕跡的形成特點與變化

非彈性固態(tài)客體與高彈性客體上砍切痕跡在形成原理和反映對象上是相似的，砍切痕跡主要利用工具劈尖作用破壞客體，劈尖由刃頂、劈側構成，工作時，工具刃頂切入客體，劈側推擠客體，客體受力面積越小，壓強越大。垂直于客體表面的力相同時，工具的刃口越薄壓強越大。在等力條件下，客體受力面積越小，壓應力越大，當壓應力大于客體所能承受的應力極限時，刃口就切入客體內部。劈側在刃頂壓入客體內部的同時也接觸到客體，對客體產生擠漲力，使客體分離。

砍切痕跡在形成過程中，在相同作用力和承受客體的條件下，由于不同砍切工具對作用力的傳遞情況不同，使承受客體被破壞的程度也不同，痕跡的深淺和寬窄也不同。在作用力相同的情況下，刃口角度比較小的工具破壞客體時，是以切為主，漲破為輔，例如菜刀，刃口角度一般為5°左右；而刃口角度大的工具破壞客體時，是以漲破為主，切為輔，例如斧子，刃口角度一般為15°左右，兩者的痕跡反映也有區(qū)別。這種破壞方式或多或少都會引起客體的彈性變形，并隨著客體彈性變形能力的不同影響痕跡特征反映。例如木材就是一種彈性較大的客體材料，其種類、內部結構、含水率等因素都會影響其彈性變形能力。一般而言，木纖維越是堅硬緊湊，其砍切痕跡線條反映越好[7-8]。這是因為木纖維越堅硬緊湊，樹木客體彈性變形越小，在刀具離開砍切部位后，砍切部位被擠壓的部分膨脹變形時，其變形量會越小，線條反映也越好，也越能準確反映刀具特征[9-10]；反之，則痕跡線條反應越差，越不能準確反映刀具特征。

除了木材類客體，現(xiàn)場還有一些常規(guī)客體，即非彈性固態(tài)客體，如低碳鋼、金屬線材、鐵皮、鋁合金等，其共同特點是具有良好的塑性、內部組織均勻、各向同性、可產生永久變形、被破壞后有塑性變形區(qū)。與常規(guī)客體和木材相比，橡膠類彈性客體的變形更復雜，其彈性變形較木材大的多，痕跡變化明顯，對刀刃小特征基本無明顯反映，而對工具上較大特征如卷刃、缺口特征能反映。工具砍切常見客體一般形成一字形創(chuàng)口，斷裂緣形態(tài)隨刀具刃口形態(tài)變化，彈性客體的痕跡反映也近似一字形，但因為彈性客體的材料表面均具有一定的張力，砍切作用后，由于材料斷裂并發(fā)生回縮，使創(chuàng)壁兩側材料發(fā)生移位，將斷口對合后，斷裂緣仍呈直線形，不隨工具刃口形態(tài)變化，除非刀具有較大特征（如豁口、卷刃），才能在痕跡創(chuàng)口處留下反映。塑料客體彈性類似木材的彈性，其彈性變形稍小些，對工具特征反映性好于橡膠類客體。彈性客體的砍切痕跡在痕起緣上多會出現(xiàn)明顯的組織缺損，毛刺外露等邊緣不整的現(xiàn)象。這些明顯的缺損和毛刺特征與工具上的較大特征一一對應（圖1）。

圖1 刃部結構和特征及在痕起緣處反映

其形成原因為客體表面局部組織受到嚴重破壞時，與卷邊、豁口等較大特征接觸處材料應力集中，對接觸部位周邊材料往往有較大的牽引作用，導致出現(xiàn)毛疵和牽連痕跡。經實驗數(shù)據(jù)分析比較發(fā)現(xiàn)，在痕跡起緣處，痕跡特征對位置關系反映真實準確，工具特征間距與痕跡特征間距基本一致（圖2）。但特征形態(tài)之間有較大差異，二者的尺寸也不相等。檢驗時，可以根據(jù)痕跡特征的位置來推測工具刃口的情況。

圖2 工具特征間距與痕跡特征間距的關系

與其他類客體的砍切痕跡不同，在砍切彈性客體時，伴隨砍痕會出現(xiàn)擦拭沿，擦拭沿處于痕起緣附近客體原表面上，擦拭沿是刀具切入客體的過程中，刀刃側（劈側）摩擦牽帶材料變形形成，恢復后在客體表面痕起緣處留有清晰的擦帶。在成痕過程中，刀具向下砍切客體時，刀刃平面給客體表面一個向下的壓應力，客體材料則會給刃頂和劈側產生一個反作用力即應力，應力總是把切口附近的部分材料推向工具而使其與劈側靠緊。而處于起緣的材料，則因表面自由度較大，能跟隨劈側運行一段，當運行量超過材料的彈性限度時才停止。正是這部分參與了運行的材料，在運行停止后仍與劈側有很大的摩擦而形成明顯的擦帶。而刀具與客體脫離后，這一擦帶就留在起緣附近客體的表面上，痕跡形態(tài)見圖3所示。

在砍切痕跡起緣擦拭沿表面附著有大量的白色橡膠顆粒和其他雜質粒子，見圖3中紅線中間的區(qū)域，這是在砍切過程中劈側與橡膠表面摩擦牽帶而形成的，其中有部分附著物來自于砍切工具刃口上，這部分附著物對偵查破案具有很重要的作用，可以為偵查工作提供范圍和方向，在實踐工作中要特別注意加以利用。

圖3 橡膠、塑料客體的擦拭沿痕跡

2.2 擦拭沿痕跡分析

新刀具的砍切痕跡，因為刀具無明顯缺口等大特征，在痕起源處附近，客體的原表面上會出現(xiàn)擦拭沿痕跡。刃口（也稱刃頂）厚度、劈測厚度見圖1所示，刃口、劈側厚度均值為1/2（刃口厚度+劈側厚度）。將實驗中測量的擦拭沿寬度數(shù)據(jù)與工具相關部位厚度數(shù)據(jù)配對，并運用SPSS（11.5）軟件①SPSS（Statistical Product and Service Solutions）是IBM公司推出的用于統(tǒng)計學分析運算、數(shù)據(jù)挖掘、預測分析和決策支持任務的統(tǒng)計軟件。其基本功能包括數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析、圖表分析、輸出管理等。對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結果見表1～2。對不同厚度的工具形成的擦拭沿寬度數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)當工具留痕部位厚度不同時形成的擦拭沿寬度也明顯不同，可見擦試沿的寬度與工具留痕部位有關系。然而表1統(tǒng)計結果表明擦拭沿寬度與刃口厚度、劈測厚度以及二者均值在統(tǒng)計學上差異明顯，即擦拭沿寬度與它們都不相等，可見檢驗擦試沿痕跡時，不能將擦試沿寬度等同于工具留痕部位的厚度。表2統(tǒng)計分析結果表明擦拭沿寬度與劈側厚度相關程度大，與刃口的厚度相關程度小，且擦拭沿寬度與劈側厚度存在線性相關，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的線性回歸方程為y=0.465x-0.064；運用軟件對數(shù)據(jù)均值（3次測量的均值）繪制散點圖，如圖4～6所示，從圖中可以反映出擦拭沿寬度與劈側厚度的線性關系較好，而與刃口厚度的關系不明顯。由此可見，擦拭沿痕跡主要為劈側形成，檢驗時可以利用擦拭沿痕跡分析工具劈側的厚度，擦拭沿痕跡寬度越大說明留痕工具的劈側越厚。

在統(tǒng)計學上，雖然擦拭沿痕跡寬度與刃口厚度無明顯相關關系，但考慮到材料變形時先受到刃口剪切和擠壓，其痕跡必然受其影響，因此嘗試將刃口、劈側厚度取均值進行統(tǒng)計分析，即將1/2（刃口厚度劈側厚度）與對應的擦拭沿痕跡數(shù)據(jù)配對分析，結果見表2，統(tǒng)計分析表明擦拭沿寬度（y）和刃口、劈側厚度均值（x）有線性關系，且其線性關系比單一劈側數(shù)據(jù)更好，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的線性回歸方程為y=0.863x-0.092。由此可見，實際工作中檢驗擦試沿痕跡時，利用擦拭沿痕跡寬度推斷工具刃口、劈側厚度的均值更準確。檢驗時，可利用回歸方程估算工具刃口、劈側厚度的均值。

將實驗數(shù)據(jù)進行差異比較分析，結果表明橡膠和塑料上形成擦拭沿的寬度之間有很大差異，若用同一把工具砍切，且切入客體內的深度相同，則橡膠客體擦拭沿寬度較塑料客體寬；橡膠客體擦拭沿斜面上有大量白色橡膠粒子，塑料擦拭沿斜面上沒有大量塑料粒子存在，而是在兩個斜面上形成從兩邊向中間匯聚的“弓形紋”，實驗證明，通過兩斜面上“弓形紋”的匯聚方向，可以判斷砍切時的持刀方向，“弓形紋”匯聚的方向為工具前端的指向，而“弓形紋”擴散的方向為手持工具的方向（圖3，圖9）。

另外，擦拭沿的寬度與刀刃的鋒利程度、砍切時的速度和用力大小有關，刀刃越鋒利，擦拭沿的寬度越窄，砍切時速度越快，擦拭沿的寬度越窄，砍切時力越大，擦拭沿的寬度越窄，反之亦然?？城械姆较虿煌瑑蓚€斷口上擦拭沿的寬度不同，砍切方向向橡膠平面傾斜的一側斷口上擦拭沿較另一側寬。豁口、卷刃對擦拭沿的寬度有較大影響。與刀刃上豁口、卷刃相對應的斷口上有橡膠的脫落、缺損，在脫落、缺損痕起緣處形成擦拭沿，其寬度比正常刃口對應處形成的擦拭沿寬。

表1 擦拭沿寬度與工具相關部位厚度差異T檢驗

表2 擦拭沿寬度與工具相關部位厚度相關性分析

圖4 擦拭沿寬度與刃頂厚度散點圖

圖5 擦拭沿寬度與劈側厚度散點圖

圖6 擦拭沿寬度與刃頂、劈側厚度均值散點

2.3 豁口、卷刃形成的痕跡分析

一般情況下，垂直于客體表面砍切彈性客體材料，缺口及卷刃會留下明顯的痕跡反映，痕跡形態(tài)有的表現(xiàn)為帶有毛刺的線條或線形缺損，有的表現(xiàn)為凸起的粗糙斑塊，有的表現(xiàn)為凹陷的線帶，有時在一個斷面上幾種形態(tài)痕跡兼而有之。其痕跡反映規(guī)律是刀具的缺口特征一般在砍切痕跡面上形成凸起斑塊，斑塊表面比周圍光滑平整，有時斑塊中間區(qū)域會出現(xiàn)線條，凸起斑塊的邊緣兩邊都呈凹陷狀。這是因為缺口處刀刃碰損掉落后，其缺口處的劈尖厚度明顯增加，而周圍劈尖厚度相對較薄，所以在砍切過程中，缺口處劈尖對斷面有較強的擠壓、刮擦作用，從而在砍切痕跡面上形成撕裂狀斑塊痕跡。如果材料未被砍斷，則在痕止緣上與缺口相對應處會出現(xiàn)材料向痕跡面內收特征。如果工具的缺口非常大，則可能在材料的相應部位引起膠面缺損，也可能使斑塊中間區(qū)域的線條產生彎曲變形，工具上的缺口太深時，則可能在痕止緣或痕起緣處出現(xiàn)眼鏡狀特征反映（形如手印的小眼特征），其位置、大小可反映缺口在刃口上的位置以及尺寸（圖7）。

與缺口的痕跡反映不同，卷刃形成的兩個斷面痕跡形態(tài)明顯不同，一側斷面為明顯、粗大的凸凹線條狀凸面痕跡，此側痕跡與刃頂卷曲反方向相對應。一側斷面為材料缺損粗糙的凹面痕跡，此側痕跡與刃頂卷曲方向相對應（圖8）。這是由于砍切過程中刃頂卷曲凸起的部分向下推擠、刮擦斷面，從而造成斷面部分材料的脫落缺損而形成凹面痕跡，在另一斷面的對應部位上則形成凸起線條狀痕跡，通過對實驗測得的數(shù)據(jù)進行分析可以看出，不管是卷刃還是缺口，形成對應痕跡的寬度與缺口、卷刃在刃口方向上的寬度基本一致。

圖7 缺口在痕止緣、痕起緣處的痕跡

圖8 卷刃的砍切線形痕跡

圖9 橡膠、輪胎、電纜外皮、塑料管的砍切線條痕跡

卷刃形成的痕起緣處有明顯的組織缺損，有時這種缺損一直從痕起緣延伸至痕止緣，其痕跡寬度與卷刃寬度接近，痕跡面形狀與卷刃形態(tài)大致相同。若客體未被砍斷，則在痕止緣處產生堆積物或未切斷的材料，這些壓縮的顆粒或塊狀碎屑可以反映出卷刃的形狀和尺寸，需要注意的是在痕跡形成后，壓縮變形的材料又恢復了原形，所以根據(jù)這部分材料測出的卷刃的大小略大于刃口上卷刃的實際大小，檢驗時應加以區(qū)別對待，必要時需現(xiàn)場模擬實驗驗證，不能輕易否定工具。

若客體被砍斷，則在痕止緣處有未被砍斷的連接組織。其成因為卷刃刃頂面積比刃口其他部位刃頂面積大，在砍切過程中與客體材料的摩擦力、擠壓力增大，形痕時摩擦擠壓材料，向下推擠客體使其產生壓縮變形，當砍切動作完成，刀具脫離客體后，壓縮變形的那部分材料由于彈性而恢復原來的形狀，并留在兩個斷面之間出現(xiàn)連接組織，這些連接組織的粗細、深淺、形狀能反映卷刃特征，檢驗時可以根據(jù)連接組織的位置、形態(tài)及大小來確定嫌疑工具。

橡膠和塑料同屬于彈性客體，都具有較高的彈性，在成痕原理和特點上基本相同，兩類客體痕起緣、痕止緣形態(tài)基本相似，痕跡都存在組織缺損，毛刺外露、邊緣不整等現(xiàn)象，都能反映工具的卷刃、豁口特征，客體表面創(chuàng)口都存在擦拭沿，砍切斷面上都有線條痕跡，能反映出工具刃口的特征，若砍斷，都存在連接組織。然而由于塑料的塑性等力學特性較橡膠好，兩者痕跡又有一定的區(qū)別，塑料客體斷面上的線痕更為光滑、明顯、連貫，能夠較好地反映出工具刃口上細小特征，具有更高的利用價值（圖9）。

雖然工具刃口在彈性客體上的砍切斷面上能夠形成肉眼可見的線條痕跡，且與常規(guī)客體上的線條痕跡具有同樣重要的價值，但是因為彈性客體的高彈性導致壓縮變形和彈性恢復的范圍很大，常使線條痕跡發(fā)生明顯變形彎曲，有時相鄰線條彎曲方向甚至相反。彈性客體較厚時，形成痕跡的過程將伴有明顯的壓縮變形，當變形恢復后，使客體材料在工具刃口方向上延長，而延長量呈中間大，兩表面處小的趨勢，形成痕跡后，線條往往彎曲。如果用力正（垂直于客體表面）且均勻，則線條如同一組圓括弧，如用力不正或不均勻，則線條呈弧形（圖9）。檢驗時需要考慮現(xiàn)場形成痕跡條件，綜合分析，將材料的變形量及變形特點、規(guī)律摸透，盡量找尋不變形區(qū)域的痕跡檢驗，在制作樣本時仔細分析案犯的動作加以模仿，才可能得出準確檢驗鑒定意見。

3 結論

研究結果表明，彈性客體的砍切痕跡在形成原理方面類似非彈性固態(tài)客體，但痕跡反映有自己規(guī)律，同樣具有較高的檢驗價值。其砍切斷面上的線條痕跡、痕止緣部位的小眼、未斷離的連接組織等特征的粗細、深淺、形狀反映出了工具刃口的特征，這些特征多是工具在制造和使用過程中形成的，具有特定性和較高的檢驗價值。彈性客體對工具刃口上卷刃、豁口等較大特征反映真實可靠，與其對應的痕跡特征位置、尺寸基本一致，是檢驗工作的重點內容和鑒定成敗的關鍵。

砍切的線條痕跡流向會因材料變形而發(fā)生變化，但在實踐中可以用制作樣本技術模擬修正，彈性客體上砍切痕跡的擦拭沿主要受刀具劈側、刃頂影響，刀具刃頂厚度、劈側厚度不同，形成的擦拭沿寬度不同；擦拭沿寬度與工具劈側厚度有線性關系，擦拭沿寬度與刃頂劈側厚度均值也有線性關系，工具參數(shù)值越大，擦拭沿越寬。同一把工具砍切橡膠形成的擦拭沿寬度大于砍切塑料時形成的擦拭沿寬度，實踐中，可以利用擦拭沿特征推斷刀具特點，排除嫌疑工具。

彈性系數(shù)是橡膠、塑料及其制品的重要參數(shù)，彈性系數(shù)可用儀器測試拉力和位移后計算得出。彈性系數(shù)與材料內部網(wǎng)鏈結構有關，不同類型的彈性材料其分子排列有序度不同，當其分子排列有序度降低，混亂程度增加時，其抵抗變形的彈力也增加。當其受外力變形時，會有熱效應，材料溫度會升高，溫度升高網(wǎng)鏈結構會增加，這樣材料變得很硬，甚至會失去彈性。本研究中橡膠、塑料材料的彈性系數(shù)互不相同，其同等條件下的擦拭沿寬度明顯不同，且對工具細小特征反映差異也較大，且材料彈性越大，對工具細小特征反映越差，擦拭沿寬度越大，可見痕跡反映與材料彈性系數(shù)也有相關關系。

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（本文編輯：孫年峰）

Experim ental Study on Cutting Marks Left on Elastic Objects

TAN Tie-jun
（Chongqing Insititutes of Higher Education Key Forensic Science Laboratorg,School of Criminal Investigation，Southwest University of Political Science and Law，Chongqing 401120，China）

Objective To study the mechanical characteristics of highly elastic objects at crime scene，such as rubber and plastics，and find effectivemethod to examine cuttingmarks on such objects.Method Different types of tools were selected to obtain mark samples by cutting elastic objects.Features of themarks weremeasured for statistical analysis.Results This study indicated that there is linear relationship between the width ofwiping-split edge ofmark and the thickness of cutting side and the blade of tools，which is the objective reflection of tool’s features.Marks such as striations on the cutting slice，small eyes and joints on the cutting edge are stable features of the blade.Conclusion Cuttingmarks on elastic objects are different from those on plastic objects.They have specific patterns，whichmakes them also valuable for identification.

toolmark;object;cuttingmark

DF793.4

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2017.02.010

1671-2072-（2017）02-0064-06

2016-06-24

譚鐵君（1969—），男，副教授，主要從事物證技術鑒定工作。E-mail:tantiejun200291@163.com。