Page 62 - 《爆炸与冲击》2026年第8期
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第 46 卷 周永旺，等： 基于动静态力学试验下的红砂岩Holmquist-Johnson-Cook本构与数值模拟研究 第 8 期
2 动静态力学试验
以山东济南某石矿开采的致密高强度红砂岩为研究对象，利用三轴试验机和 SHPB 装置开展红砂
岩的动静态力学特性研究，通过试验得到红砂岩的静力学参数以及在不同围压、不同应变率加载下的力
学特性，为 HJC 本构参数的确定提供支撑。
2.1 试件制备
试验所用红砂岩采自山东济宁地区某一山脉，试样均委托专业的岩石加工机构进行加工制造。所
用试样均采用取芯机在较为完整的岩块上进行取芯，后用抛光机对试件进行精磨，以来保证同种岩石间
力学性能一致。岩样加工严格按照 ISRM 岩石力学试验标准 [21] 进行，控制端面平行度在±0.05 mm 以内，
表面平整度在±0.02 mm 以内，最后制成尺寸 ∅ 50 mm×100 mm、 ∅ 50 mm×30 mm ∅ 50 mm×25 mm 的圆柱
试件，如图 1 所示。取一定量的红砂岩试样研磨成粉末，进行 X 射线（X-ray diffraction，XRD）衍射分析，
如图 2 所示，可知红砂岩主要由高岭石、石英、方解石、赤铁矿等矿物组成。
10 000
9 000
8 000 Kaolimite
7 000 Quartz
6 000
Calcite
Intensity/a.u. 5 000 Hematite
4 000
3 000
2 000
1 000
0
10 20 30 40 50 60 70 80
Ø50 mm×25 mm Ø50 mm×30 mm Ø50 mm×100 mm 2θ/(°)
图 1 红砂岩圆柱形试件 图 2 红砂岩试件的 XRD 衍射分析
Fig. 1 Cylindrical specimens of red sandstone Fig. 2 XRD diffraction analysis of red sandstone specimens
2.2 试验装置与原理
2.2.1 围压试验装置与原理
三轴围压试验使用 TAW-2000 微机控制岩石三轴试验机，如图 3 所示。该试验系统所配备的液压、围
Specimens
Pressure Radial sensor Axial sensor
chamber
Confining pressure system Hydraulic system
图 3 TAW-2000 微机控制岩石三轴试验机
Fig. 3 TAW-2000 microcomputer-controlled rock triaxial testing machine
083102-3
