不同脉宽应力波下饱水红砂岩动态劈裂特性研究

解北京; 蔺淑蓉; 黄纯逸; 李晓旭; 石嘉煜; 栾铮

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025038

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (04) : 595 -606. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025038

不同脉宽应力波下饱水红砂岩动态劈裂特性研究

解北京, 蔺淑蓉, 黄纯逸, 李晓旭, 石嘉煜, 栾铮

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摘要

隧道爆破应力波的脉宽与幅值等参数直接影响隧道围岩的拉伸破坏程度。为探究脉冲宽度与幅值对饱水红砂岩动态力学特性的影响，采用分离式霍普金森压杆系统、高速摄像机及数字图像相关技术对干燥/饱水状态下红砂岩开展动态巴西劈裂试验。结果表明：饱水条件会减弱红砂岩的强度，在长度为200、300、400和500 mm的子弹冲击下红砂岩抗拉强度弱化率分别为91.16%、94.00%、94.86%和95.09%;红砂岩破坏模式以拉伸裂纹扩展为主，入射应力波脉冲宽度的增加可促进拉伸裂纹的萌生、发育；水分抑制红砂岩能量的吸收，单位体积吸收能量随应力波脉宽的增加而增大；各脉宽条件下冲击速度大于8 m/s,饱水红砂岩非拉伸耗能的占比均高于80%,冲击速度大于10 m/s时，红砂岩能耗率降低至5%以下，裂纹内自由水可产生抑制裂纹扩张的作用力，吸收的能量被用于剪切破坏。