基于SHPB实验的砂岩动态破坏过程及应变-损伤演化规律研究*

张明涛，王 伟，王奇智，张思怡

（1.石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北 石家庄 050043；2.河北省金属矿山安全高效开采技术创新中心，河北 石家庄 050043；3.石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050043；4.河北科技大学建筑工程学院，河北 石家庄 050018）

砂岩型铀矿爆破增渗地浸开采效率在很大程度上依赖赋矿岩层的整体损伤程度和裂纹分布情况，足够的裂纹数量且均匀分布才能保证溶浸液在赋矿岩层中顺利流通且与铀元素充分接触反应[1-3]。因此，研究砂岩试样在冲击荷载作用下的破坏机理、裂纹分布和损伤演化规律具有重要意义。在岩石破坏机理方面：Lundberg[4]利用SHPB实验装置，研究了岩石在应力波作用下的破碎状态，发现在冲击荷载作用下，岩石的裂纹沿着轴向扩展，且随着动荷载的增加，裂纹的破碎程度也随之增加，破坏后的岩样呈对称圆锥体破坏形式；宫凤强等[5-6]利用改造的三轴SHPB装置，研究了砂岩在一维和三维动静组合加载作用下的破坏模式，发现常规冲击下岩石的临界破坏模式为劈裂形式，一维动静组合加载下呈现压剪形式，三维动静组合加载下岩石的破坏形式在高低应变率下表现出不同的破坏状态；金解放等[7]利用SHPB装置，研究了循环冲击荷载作用下岩石的破坏模式和破坏机理，发现随着冲击次数的增加，岩石发生破坏的形态和机理也随之不同；刘希灵等[8]研究了花岗岩、石灰岩、红砂岩3种岩石在不同应变率下的破坏状态，发现冲击载荷下随着应变率的增加，3种岩石试样的破碎程度有所增大，碎块的尺寸减小、块数增加、碎屑增多。……