SHPB 冲击技术在岩石动态力学教学实验中的应用

于 洋， 徐 倩， 耿大新， 刁心宏

（华东交通大学轨道交通基础设施运维安全保障技术国家地方联合工程研究中心，南昌330013）

0 引 言

岩石作为一种天然材料，结构组成非常复杂，这导致其物理力学性能差异性较大，而且在静载与冲击动载试验中存在差异非常显著［1］。产生差异的原因主要体现在两个方面［2］：① 静载作用时，由于介质处于静力平衡状态，介质微元的惯性作用可忽略，而在冲击动载下荷载作用时间极短，此时介质微元的惯性则不可忽略。②静载试验的冲击试验中应变率比静态试验中高出多个量级［3］，这使二者材料本构关系对应变率的相关性大有不同。

岩石静载试验研究已相对成熟，而材料动态力学特性测试研究则相对较晚，常用技术为霍普金森冲击压杆试验（以下简称SHPB），该技术源于1914年Hopkinson设计的一种压杆，后经有关研究人员的不断研究趋于完善［4-5］。由于我国地下工程的大力发展以及爆破技术的广泛应用，对岩石承受动载作用后的力学性能变化的研究更为迫切［6-7］。对此，岩土工程专业的学生更需熟练掌握运用SHPB试验系统研究岩石动力学的方法，减少目前我国高校大学生理论与实践脱节，学生能力与能力需求不匹配的问题［8-9］。目前大多地下工程开挖中涉及的岩体常处于三维受力状态，故在实际操作中开展围压状态下动力学实验研究很有必要。SHPB实验技术是目前比较先进的技术手段，本试验采用改进了的实验系统，即在岩样周围安装围压装置，此实验目的性强，可有针对性地让学生掌握SHPB实验技术测定岩石动态力学特征的方法。……