褚夫蛟等：基于SHPB的不同含水状态砂岩动态响应 ·1789· 图11不同炮膛气压下半饱和岩石试样破坏形态.(a0.55MPa;(b)0.60MPa:(c)0.65MPa:(d)0.70MPa Fig.11 Failure patterns of half-saturated samples at different bore pressures:(a)0.55 MPa:(b)0.60 MPa:(c)0.65 MPa:(d)0.70 MPa 图12不同炮膛气压下饱和岩石试样破坏形态.(a)0.55MPa:(b)0.60MPa:(c)0.65MPa;(d)0.70MPa Fig.12 Failure patterns of saturated samples at different bore pressures:(a)0.55 MPa:(b)0.60 MPa:(c)0.65 MPa:(d)0.70 MPa 浅.随着冲击能量的增加，试样先是表面部分有较小参考文献 碎块剥离，继而随着冲击能量的增大逐渐破碎成块，从 Jin J F.Study on Rock Mechanical Properties Under Coupled Stat- 图10()可以看出，碎块的块度较大，几乎没有粉末出 ic-Cyclic Impact Loadings [Dissertation].Changsha:Central 现.随着含水量的增加，岩石强度降低，在相同冲击能 South University,2012 量下，含水量越大，岩石的破碎程度越高.在较大冲击 (金解放.静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性 能量作用下，含水岩石随着含水量的增加，破碎后大块 研究[学位论文].长沙：中南大学，2012) Logan J M,Blackwell M L.The influence of chemically active flu- 率较小，随之出现了大量粉末.说明岩石含水量越大， ids on the frictional behavior of sandstone.EOS Trans Am Geophys 其抵抗破碎的能力越低. Union,1983,64(2):835 4结论 Burshtein L S.Effect of moisture on the strength and deformability of sandstone.Soviet Min,1969,5(5)573 (1)制备了3种不同含水状态的砂岩试样，保证 [4]Laitai EZ,Schmidtke R H.Bielus L P.The effect of water on the 仅含水量这一单一因素的影响.通过静载试验得出， time-dependent deformation and fracture of a granite.Int/Rock Mech Min Sci,1987,24(4):247 不同含水岩石试样的静态抗压强度随着含水量的增加 [5] Dyke C G,Dobereiner L.Evaluating the strength and deformabili- 而减小.岩石的应力一应变曲线也随着含水量的增加 ty of sandstones.0 J Eng Geol Hydroge,1991,24(1):123 有明显右移的现象 [6] Hawkins A B,McConnell B J.Sensitivity of sandstone strength (2)对岩石进行SHPB动载试验，试验结果表明， and deformability to changes in moisture content.Q/Eng Geol 岩石的应变率、动态峰值应力以及强度增长因子随着 dmge,1992,25(2):115 冲击能量的增加而增加.而随着含水量的增加，仅应 [7]Wang Y X,Cao P,Huang Y H,et al.Time-dependence of dam- 变率随之增加. age and fracture effect for strain softening of soft rock under water corrosion.J Sichuan Univ Eng Sci Ed,2010,42(4):55 (3)岩石在动荷载作用下，由于含水量的不同，表 (汪亦显，曹平，黄永恒，等.水作用下软岩软化与损伤断裂 现出了2种不同的应力一应变曲线.干燥岩石与含水 效应的时间相依性.四川大学学报（工程科学版），2010,42 岩石的应力一应变曲线主要区别在于卸载阶段.随着 (4):55) 卸载应力的降低，干燥岩石试样应变保持增长趋势，而 8] Zhou C Y,Peng Z Y,Shang W,et al.On the key problem of the 含水岩石试样的应变表现出先增长后减小的趋势 water-rock interaction in geoengineering:mechanical variability of (4)随着冲击能量的增加，岩石破碎程度逐渐增 special weak rocks and some development trends.Rock Soil Mech, 2002,23(1):124 加.而在相同冲击能量作用下，岩石的破碎程度随着 (周翠英，彭泽英，尚伟，等.论岩土工程中水一岩相互作用 含水量的增加而增大.说明岩石含水量越大，其抵抗 研究的焦点问题—特殊软岩的力学变异性.岩土力学， 破碎的能力越低. 2002,23(1):124)褚夫蛟等: 基于 SHPB 的不同含水状态砂岩动态响应 图 11 不同炮膛气压下半饱和岩石试样破坏形态． ( a) 0. 55 MPa; ( b) 0. 60 MPa; ( c) 0. 65 MPa; ( d) 0. 70 MPa Fig． 11 Failure patterns of half-saturated samples at different bore pressures: ( a) 0. 55 MPa; ( b) 0. 60 MPa; ( c) 0. 65 MPa; ( d) 0. 70 MPa 图 12 不同炮膛气压下饱和岩石试样破坏形态． ( a) 0. 55 MPa; ( b) 0. 60 MPa; ( c) 0. 65 MPa; ( d) 0. 70 MPa Fig． 12 Failure patterns of saturated samples at different bore pressures: ( a) 0. 55 MPa; ( b) 0. 60 MPa; ( c) 0. 65 MPa; ( d) 0. 70 MPa 浅． 随着冲击能量的增加，试样先是表面部分有较小 碎块剥离，继而随着冲击能量的增大逐渐破碎成块，从 图 10( d) 可以看出，碎块的块度较大，几乎没有粉末出 现． 随着含水量的增加，岩石强度降低，在相同冲击能 量下，含水量越大，岩石的破碎程度越高． 在较大冲击 能量作用下，含水岩石随着含水量的增加，破碎后大块 率较小，随之出现了大量粉末． 说明岩石含水量越大， 其抵抗破碎的能力越低． 4 结论 ( 1) 制备了 3 种不同含水状态的砂岩试样，保证 仅含水量这一单一因素的影响． 通过静载试验得出， 不同含水岩石试样的静态抗压强度随着含水量的增加 而减小． 岩石的应力--应变曲线也随着含水量的增加 有明显右移的现象． ( 2) 对岩石进行 SHPB 动载试验，试验结果表明， 岩石的应变率、动态峰值应力以及强度增长因子随着 冲击能量的增加而增加． 而随着含水量的增加，仅应 变率随之增加． ( 3) 岩石在动荷载作用下，由于含水量的不同，表 现出了 2 种不同的应力--应变曲线． 干燥岩石与含水 岩石的应力--应变曲线主要区别在于卸载阶段． 随着 卸载应力的降低，干燥岩石试样应变保持增长趋势，而 含水岩石试样的应变表现出先增长后减小的趋势． ( 4) 随着冲击能量的增加，岩石破碎程度逐渐增 加． 而在相同冲击能量作用下，岩石的破碎程度随着 含水量的增加而增大． 说明岩石含水量越大，其抵抗 破碎的能力越低． 参 考 文 献 ［1］ Jin J F． Study on Ｒock Mechanical Properties Under Coupled Stat￾ic-Cyclic Impact Loadings ［Dissertation］． Changsha: Central South University，2012 ( 金解放． 静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性 研究［学位论文］． 长沙: 中南大学，2012) ［2］ Logan J M，Blackwell M L． The influence of chemically active flu￾ids on the frictional behavior of sandstone． EOS Trans Am Geophys Union，1983，64( 2) : 835 ［3］ Burshtein L S． Effect of moisture on the strength and deformability of sandstone． Soviet Min，1969，5( 5) : 573 ［4］ Lajtai E Z，Schmidtke Ｒ H，Bielus L P． The effect of water on the time-dependent deformation and fracture of a granite． Int J Ｒock Mech Min Sci，1987，24( 4) : 247 ［5］ Dyke C G，Dobereiner L． Evaluating the strength and deformabili￾ty of sandstones． Q J Eng Geol Hydroge，1991，24( 1) : 123 ［6］ Hawkins A B，McConnell B J． Sensitivity of sandstone strength and deformability to changes in moisture content． Q J Eng Geol Hydroge，1992，25( 2) : 115 ［7］ Wang Y X，Cao P，Huang Y H，et al． Time-dependence of dam￾age and fracture effect for strain softening of soft rock under water corrosion． J Sichuan Univ Eng Sci Ed，2010，42( 4) : 55 ( 汪亦显，曹平，黄永恒，等． 水作用下软岩软化与损伤断裂 效应的时间相依性． 四川大学学报( 工程科学版) ，2010，42 ( 4) : 55) ［8］ Zhou C Y，Peng Z Y，Shang W，et al． On the key problem of the water--rock interaction in geoengineering: mechanical variability of special weak rocks and some development trends． Ｒock Soil Mech， 2002，23( 1) : 124 ( 周翠英，彭泽英，尚伟，等． 论岩土工程中水--岩相互作用 研究的 焦 点 问 题———特殊软岩的力学变异性． 岩土 力 学， 2002，23( 1) : 124) · 9871 ·