Page 111 - 《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

和不同围压下红砂岩的峰值应变。由图 8 可知，红砂岩的动态峰值应变随应变率的提高而增大，表现出
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明显的应变率效应。围压为 0.5、1.0 和 1.5 MPa 工况下，高应变率（ ˙ ε ＞160 s ）时，红砂岩试样峰值应变
的应变率效应最为显著，峰值应变分别增大了 17.9%、25.9% 和 24.3%。如图 9 所示，相同应变率工况下，
红砂岩的动态峰值应变随围压的增大而增大，当围压从 0 MPa 增加至 0.5 MPa 时，试样的峰值应变的增
长率最大。
由图 8～9 可知，红砂岩的动态峰值应变表现出明显的应变率效应和围压效应，动态峰值应变随应变
率及围压的提高而增大。这一现象表明，围压促进了岩石材料的破坏应变，材料的韧性和抗冲击能力增强。
2.4 破坏模式
在冲击荷载作用下，岩体会发生不可逆破坏。轴向压缩与径向围压共同影响岩体中裂纹的萌生、扩
展及最终破坏模式，围压能有效抑制裂纹发展并改善岩体的抗冲击性能。剪切裂纹通常表现为断面粗
糙，伴随岩石碎屑的产生，而拉伸裂纹则因未经历压缩破碎，断口表面一般比较平直，试样最终破坏模式
如图 10～11 所示。

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·
(a) ε=133.4 s −1 (b) ε=149.6 s −1 (c) ε=161.3 s −1 (d) ε=171.2 s −1
图 10 试件的破坏模式（σ 3 =0 MPa）
Fig. 10 Failure mode of specimens with σ 3 =0 MPa

(a) σ 3 =0.5 MPa (b) σ 3 =1.0 MPa (c) σ 3 =1.5 MPa
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˙ ε =161～169 s ）
图 11 试件的破坏模式（
˙ ε =161−169 s −1
Fig. 11 Failure modes of specimens with
由图 10 可知，无围压时，高应变率下的红砂岩试件发生粉碎性破坏，随着应变率的提高，试件破坏
˙ ε =172.2 s 时，试件破碎并产生大量碎屑。从图 11 可以
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后碎块的平均尺寸明显减小，数量明显增多；当
看出，主动围压条件下与无围压条件下试样的破坏形态存在显著差异。无围压时，高应变率工况下试件
发生以动态张拉破坏为主导的、伴随剪切作用的粉碎性脆性断裂。而施加主动围压后，破坏模式逐渐转
向延性破坏，破坏程度明显减轻，宏观裂纹数量减少，整体完整性提高。这表明围压有效抑制了裂纹的
扩展，增强了岩石的抗冲击破坏能力。具体而言，当围压处于 0.5～1.0 MPa 范围内时，试件发生压剪破
坏，其剪切面与最大主应力方向呈约 45°夹角，最终形成较大块状结构；当围压进一步提高至 1.5 MPa 时，
试件表面出现微小裂缝，裂缝与轴线方向仍呈一定夹角，表明其破坏机制仍属于压剪破坏，但结构的完
整性保持更好。
综上所述，未施加围压的试件在冲击荷载作用下动态荷载迅速到达其破坏阈值，发生粉碎性破坏；
而在施加主动围压后，试件受到较强的径向约束作用表现出明显的增强与增韧效果，其在冲击作用下呈
现由脆性向延性的转变，破坏模式由张拉破坏转为压剪破坏，减轻了冲击载荷作用下的试件破坏程度。

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