Page 118 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 刘康琦，等： 循环冲击荷载作用下单节理岩体的动态力学行为 第 6 期

表 1 试验结果
Table 1 Experimental results
试件 气压/MPa 平均入射应力/MPa 最终状态 试件 气压/MPa 平均入射应力/MPa 冲击次数 最终状态

SJG-0-1 0.12 249 劈裂 SJG-60-1 0.13 275 7 劈裂
SJG-0-2 0.13 275 劈裂 SJG-60-2 0.13 275 8 劈裂
SJG-0-3 0.13 275 劈裂 SJG-60-3 0.13 275 8 劈裂
SJG-30-1 0.12 249 未破坏 SJG-90-1 0.13 275 14 劈裂
SJG-30-2 0.13 275 劈裂 SJG-90-2 0.13 275 15 劈裂
SJG-30-3 0.13 275 劈裂 SJG-90-3 0.13 275 10 劈裂
SJG-45-1 0.13 275 劈裂 完整岩体 0.13 275 50 未破坏
SJG-45-2 0.13 275 劈裂
SJG-45-3 0.13 275 劈裂

2.2 动态力学性质
考虑到试验结果的离散性，选取循环冲击作用下单节理岩体试件 SJG 0-3、SJG-30-2、SJG-45-1、
SJG-60-3 和 SJG-90-1 的动态应力-应变曲线为代表进行后续的分析，如图 8～12 所示。可以看出，试件在
循环冲击过程中的峰值应力均明显小于入射应力 275 MPa。与常规 SHPB 试验的应力-应变曲线不同，在
循环冲击荷载作用下，试件在冲击作用结束后均出现了明显的应变回弹现象。这主要是由于，在低应力
冲击作用下，试件主要以弹性变形为主。对于完整试件，在经历 50 次冲击后，试件未发生破坏，说明峰
值冲击应力 275 MPa 不足以导致试件中的微裂隙或者微孔洞被激活、贯通。但是对于单节理试件，裂纹
会从预先添加的宏观节理处萌生，在随后的每一次冲击作用中，裂纹会逐渐扩展，直至试件最终断裂。
循环冲击载荷下的应力-应变曲线表明，在每次冲击开始时，试件在低应力水平下积累了显著的应变，曲
线呈凹向上的形状。这可能有 2 个原因，一是较低的应力允许试件在加载过程中有更多的微裂隙压实
和节理闭合阶段，二是试件端部的凡士林压实和封闭空气的影响。在临近破坏前的几次冲击中，试件的
动弹性模量不断降低，且峰值应变和极限应变呈增大的趋势。这是由于，在经历循环冲击后，试件内出
现了大量的微裂纹和微孔隙，试件的损伤接近使试件破坏的程度，在达到峰值应力前会积累更大的应
变，从应力-应变曲线上反映为曲线的向前推移现象。但这种现象从一开始时的变化规律是呈波动式变
化的，这是因为，低应力的冲击会导致试件内同时发生裂隙的闭合以及萌生，使得试件的应力-应变曲线
的变化无规律可言。图 13 为试件的峰值应力与冲击次数的关系曲线，可以看出，在循环冲击作用下，单
节理岩体试件的峰值应力总体上呈下降的趋势，但并不随着冲击次数的增加而单调下降。这表明，试件

240 240
1st impact 1st impact
2nd impact 2nd impact
200 3rd impact 200 3rd impact
4th impact
160 160 5th impact
Stress/MPa 120 Stress/MPa 120

80 80
40 40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Strain/10 −3 Strain/10 −3

图 8 试件 SJG-0-3 的动态应力-应变曲线 图 9 试件 SJG-30-2 的动态应力-应变曲线
Fig. 8 Dynamical stress-strain curves of specimen SJG-0-3 Fig. 9 Dynamical stress-strain curves of specimen SJG-30-2

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