Page 87 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 王 伟，等： 循环冲击作用下砂岩裂缝扩展及渗透率响应特征 第 6 期

60 100

90
55 80
Average strain rate/s −1 45 Peak stress/MPa 70 y=−8.063 8x+99.805
50
60
50
40
2
35 40 R =0.991 3
30
30 20
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
Number of impact times Number of impact times
8
0.036
7 6 0.034 y=−0.002 2x+0.014 7
0.032
Elastic modulus/GPa 5 4 3 y=−0.785 7x+8.245 7 Peak strain 0.030 R =0.970 9
2
0.028
0.026
0.024
2
0.020
1 2 R =0.984 0.022
0.018
0.016
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
Number of impact times Number of impact times
图 8 冲击次数与应变率、峰值强度、弹性模量和峰值应变的关系
Fig. 8 Relationship of strain rate, peak strength, elastic modulus and peak strain with impact times

2.2 冲击次数对内部结构及损伤的影响

2.2.1 试样的结构参数演变
基于 CT 扫描获得试样裂缝参数，以裂缝长 80
3rd
度为例，将裂缝分为小裂缝（长度不足 2 mm）、 70 6th
中裂缝（2～5 mm）和大裂缝（超过 5 mm）。循环 60 9th
冲击作用下试样裂缝长度占比见图 9。随着冲 50
击次数从 3 次、6 次增加至 9 次，小裂缝长度占 Proportion of crack length/% 40
比从 41.54%、23.79% 降低至 20.57%，中裂缝长 30
度 占 比 从 53.72% 先 增 加 至 68.62% 再 降 低 至 20
59.43%，大裂缝长度占比从 4.74%、7.92% 增加 10
0
至 20.00%，这展现了循环冲击过程中裂缝的不 0−2 2−5 >5
断萌生和发育过程。随着冲击次数的增加，小裂 Length/mm
缝占比降低而大裂缝占比升高，这证实了裂缝在 图 9 冲击后试样裂缝长度占比
不断的扩展和连通，由小而孤立的裂缝形成大且 Fig. 9 Proportion of crack length of samples after impact
相互贯通的裂缝。中裂缝占比并未呈现单调变化关系，这反映了循环冲击作用下裂缝形态的动态演变过
程，在 6 次冲击时，主要以小裂缝扩展形成中裂缝为主，而在 9 次冲击时，中裂缝转变为大裂缝占主导作用。

2.2.2 试样的损伤演变
参考文献 [17]，以裂缝密度（即孔隙和裂缝的体积与试样体积之比）表示试样的损伤：
(12)
D = V/V 0
式中：D 为损伤变量，V 为试样总体积，V 为冲击后试样孔隙和裂缝的总体积。
0

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