Page 108 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 王 磊，等： 冲击作用下红砂岩动态破坏的围压效应 第 7 期

Dynamic Confining Impact gas
impact test pressure pressure

0 MPa 0.12 MPa

Rock specimen (Ø50 mm×50 mm) Applying 0.5 MPa To pressurize 0.14 MPa

0.16 MPa
1.0 MPa
confining
pressure

1.5 MPa 0.18 MPa

图 3 围压条件下的 SHPB 冲击压缩试验方案
Fig. 3 SHPB impact compression test scheme under confining pressure
2 试验分析

2.1 应力-应变曲线
为探究围压和应变率对红砂岩试样动态力学特性的影响，对原始波形数据进行处理得到试样动态
力学参数，如表 2 所示，其中，σ 为围压， ˙ ε 为应变率。图 4 为应力-应变的“两段式”、“三段式”示意
3
图，图 5 为试件的动态应力-应变曲线。

表 2 红砂岩试件动态力学参数
Table 2 Dynamic mechanical parameters of red sandstone specimens
σ 3 /MPa ˙ ε/s −1 峰值应变/% 峰值应力/MPa σ 3 /MPa ˙ ε/s −1 峰值应变/% 峰值应力/MPa
133.4 0.49 48.9 141.2 0.84 144.2
149.6 0.60 54.2 152.3 0.92 151.9
0 1.0
161.3 0.76 63.6 169.2 0.98 158.0
172.2 0.81 77.3 179.6 1.23 166.5
136.8 0.83 135.3 142.3 0.93 150.7
155.2 0.88 139.4 157.8 1.07 157.9
0.5 1.5
167.3 0.95 146.6 163.5 1.15 166.2
175.8 1.12 156.5 177.0 1.43 178.4

比较图 5 可知，红砂岩试件的应力-应变曲线在起始段近似为直线，直线斜率随应变率、围压等级的
提高而增大，材料的动态弹性模量表现出显著的应变率效应。整体来看，无围压状态下，应力-应变曲线
呈现“两阶段”特征；而随着围压的增加，应力-应变曲线的特征由“两阶段”向“三阶段”变化，表明
围压对岩样在冲击荷载作用下的力学响应有重要影响。不同围压条件下，岩样的应力-应变特征可总结
如下。
(1) 围压为 0 MPa 时，应力-应变曲线可划分为 2 个典型阶段：线弹性变形阶段，表征材料的储能特
性；峰后应力跌落阶段，表征材料的脆性破坏特征。随着应变率的增大，弹性变形阶段应力-应变曲线的
初始斜率明显上升，反映出材料动态弹性模量具有典型的应变率增强特性。

073102-4