Page 112 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 许梦飞，等： 循环冲击下高温层理砂岩的动力学特性及损伤模型 第 3 期

质量损失率的平均增幅为 0.33%。700 ℃ 之前是
70
试件质量减少的主要阶段，此时，质量减少的主 Bedding sandstone
60 0°
要原因为试件内部自由水、结合水的蒸发以及 CO 15°
2
50 45°
等气体的逸出 [27] 。700 ℃ 之后，试件的质量损失 60°
率平均增幅减缓，并逐渐趋于稳定。 Decay ratio/% 40 90°
图 8 为砂岩试件波速衰减率随温度的变化 30
关系。波速衰减率 ω 的计算公式为： 20
c
10
c b −c a
ω c = (2) Homogeneous sandstone
c b
0
300 500 700 900 1 100
式中：c 为试件加热前的波速，c 为试件冷却后 Temperature/℃
b
a
的波速。
图 8 试件波速衰减率随温度的变化
由图 8 可知，随着温度的升高，0°～90°砂岩
Fig. 8 Variation of specimen wave velocity decay
和均质砂岩试件的波速衰减率均会随着温度的 ratio with temperature
升高先升高后降低，并在 900 ℃ 后达到最大，分
别为 50.63%、57.24%、55.25%、55.3%、48.79% 和 64.87%；在 1 100 ℃ 后，波速衰减率转而降低。
从试件波速的测量结果来看，1 100 ℃ 后波速有所升高，这归因于部分矿物的熔融。1 100 ℃ 后试件
内部部分矿物和胶结物会发生熔融，熔融相可以流动并填充固体矿物颗粒之间的空隙，有效地缓解了由
热膨胀引起的应力，并在试件冷却后使试件结构变得相对密实。
2.4 微观结构演化分析
图 9～10 分别为高温后试件基质部分和层理部分的微观结构。图 9～10 显示：25 ℃ 时，试件表面光
滑，结构紧凑致密，几乎无孔隙与裂纹，整体形态完整；300 ℃ 高温处理后，试件表面明显粗糙，出现坑洼
状形貌及少量孔洞，孔隙和裂纹数量较少；500 ℃ 高温处理后，试件表面的坑洞进一步演化为大量细小
孔隙，并出现不连续的微裂纹，贯通性较差；700 ℃ 高温处理后，孔隙直径增大，微裂纹在长度和宽度上
均明显扩展；900 ℃ 高温处理后，孔隙数量增多、孔径增大，裂纹逐渐贯通，连通性增强；1 100 ℃ 高温处

20 μm 20 μm

(a) 25 ℃ (b) 300 ℃

20 μm

Pore
Crack
Pore

20 μm

(c) 500 ℃ (d) 700 ℃

033102-7

20 μm 20 μm

℃ ℃