沖擊荷載作用下含水泥質(zhì)粉砂巖的損傷規(guī)律研究

詹金武，張乃烊，黃 明，張冰淇

（1.北京交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，北京100044；2.福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福州350108）

沖擊荷載作用下含水泥質(zhì)粉砂巖的損傷規(guī)律研究

詹金武1，張乃烊2，黃 明2，張冰淇2

（1.北京交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，北京100044；2.福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福州350108）

采用分離式霍普金森壓桿（SHPB）試驗(yàn)裝置，對(duì)泥質(zhì)粉砂巖進(jìn)行了不同含水狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，分析了含水率變化對(duì)泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)力特性的影響，并基于連續(xù)損傷理論及統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度理論建立了泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)態(tài)損傷力學(xué)模型，得到了相應(yīng)的損傷演化規(guī)律。研究結(jié)果表明，采用基于Weibull分布建立的動(dòng)態(tài)時(shí)效損傷模型，其理論擬合曲線與實(shí)測(cè)曲線具有較好的一致性，損傷參數(shù)F0與彈性模量及沖擊速度有一定的相關(guān)性，彈性模量越大，損傷參數(shù)F0也越大，含水率的變化對(duì)巖石動(dòng)力特性具有較大的影響。

SHPB；泥質(zhì)粉砂巖；沖擊速度；含水狀態(tài)；損傷模型

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了越來(lái)越多涉及到巖石的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及動(dòng)態(tài)破壞的問(wèn)題［1-4］，如礦山開(kāi)采、隧道開(kāi)挖、常規(guī)爆炸及核爆防護(hù)工程，以及滑坡、地震、巖爆等自然災(zāi)害都涉及到的巖石動(dòng)力破壞問(wèn)題，使得開(kāi)展這方面的研究成為必要。巖石在沖擊載荷作用下，其表征出來(lái)的力學(xué)特性與靜載作用下存在顯著的差異。如在隧道工程鑿巖爆破過(guò)程中，圍巖承受的外力均為沖擊載荷，相比靜力荷載作用，沖擊動(dòng)荷載作用下圍巖內(nèi)部形成的應(yīng)力場(chǎng)及位移場(chǎng)有較大的差異。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)巖石的動(dòng)力特性開(kāi)展了較多的研究，在考慮損傷影響的基礎(chǔ)上，建立了損傷本構(gòu)模型［5-9］。鄭永來(lái)和夏頌佑［7］在鮑埃丁流變模型的基礎(chǔ)上提出黏彈性連續(xù)損傷本構(gòu)模型。謝理想等［8］對(duì)修正的過(guò)應(yīng)力模型本構(gòu)方程進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)化的損傷過(guò)應(yīng)力模型本構(gòu)方程，并對(duì)實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行擬合，結(jié)果實(shí)測(cè)曲線與擬合曲線具有很好的一致性。朱晶晶等［9］利用改進(jìn)的大直徑SHPB裝置，對(duì)花崗巖試件進(jìn)行單軸循環(huán)沖擊壓縮試驗(yàn)，建立了基于Weibull分布的動(dòng)態(tài)時(shí)效損傷模型，模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果具有較好的一致性。

然而，以往的試驗(yàn)大多集中考慮應(yīng)變率對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，鮮見(jiàn)針對(duì)含水狀態(tài)變化對(duì)巖石動(dòng)力特性的影響研究。水是影響巖石力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)不可忽略的因素，在大多數(shù)工程活動(dòng)中，水都是一個(gè)重要的參與者，因此，有必要開(kāi)展含水率變化對(duì)巖石動(dòng)力學(xué)性能的影響。本文以泥質(zhì)粉砂巖為研究對(duì)象，利用大直徑SHPB裝置進(jìn)行常規(guī)的單軸沖擊壓縮試驗(yàn)，研究含水狀態(tài)及沖擊速度的變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，并基于連續(xù)損傷理論及統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度理論建立泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)態(tài)損傷力學(xué)模型，得到相應(yīng)的損傷演化規(guī)律，為類(lèi)似工程的建設(shè)提供一定的理論依據(jù)。

1 含水狀態(tài)下泥質(zhì)粉砂巖沖擊試驗(yàn)

1.1 SHPB試驗(yàn)裝置及試件制作

本文動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)采用Φ74mm直錐變截面SHPB裝置，該試驗(yàn)裝置主要由動(dòng)力系統(tǒng)、彈性桿件、阻尼器、電阻應(yīng)變儀和動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀組成，試驗(yàn)系統(tǒng)滿足一維平面應(yīng)力條件的假定，入射桿和透射桿材質(zhì)為鋼材，壓桿的密度為ρ1＝7 800kg/m3，波速為C1＝5 124m/s，彈性模量為E0＝210GPa。

本次試驗(yàn)從三峽庫(kù)區(qū)采集弱風(fēng)化塊狀泥質(zhì)粉砂巖，為了盡可能保持樣品的天然含水量，避免樣品暴露于空氣中而發(fā)生風(fēng)化影響，樣品表面采用多層食品保鮮膜包裹。為減少樣品在運(yùn)輸途中可能發(fā)生的損壞，將巖石樣品存放于制作牢固的木箱內(nèi)，并用塑料膜密實(shí)地填充到樣品四周，使巖石樣品與木箱之間無(wú)空隙，裝車(chē)運(yùn)送至土工試驗(yàn)室。

然后采用鉆芯機(jī)取圓柱體長(zhǎng)條形試件，再在巖石切割機(jī)上切割成型，最后在巖石磨平機(jī)上打磨，制成標(biāo)準(zhǔn)圓柱形試件，為了滿足SHPB的兩個(gè)基本假定，試驗(yàn)的試件高度不宜過(guò)大，制作好的標(biāo)準(zhǔn)圓形試件進(jìn)行加工，用巖石切割機(jī)切割成高度約為38mm的圓柱形試件，試件樣品見(jiàn)圖1。

圖1 泥質(zhì)粉砂巖試樣Fig.1 Argillaceous siltstone specimens

1.2 SHPB試驗(yàn)階段

本文分別對(duì)3種不同含水狀態(tài)的泥質(zhì)粉砂巖進(jìn)行SHPB動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試。對(duì)于巖石含水率的控制，編號(hào)9-1、9-2巖樣的含水率為天然含水率，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為天然含水狀態(tài)；編號(hào)8-1、8-2巖樣的含水率為在大氣壓力和室溫條件下自由吸入水的質(zhì)量與巖樣干質(zhì)量之比，稱(chēng)為吸水率，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為自然吸水狀態(tài)；編號(hào)7-1、7-2巖樣的含水率為在經(jīng)過(guò)12h煮沸后得到的飽和吸水率，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為飽水狀態(tài)。測(cè)試完畢后，迅速進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。SHPB動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)的過(guò)程如圖2所示。

圖2 SHPB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)沖擊過(guò)程Fig.2 The dynamic impact process of SHPB test

圖3為泥質(zhì)粉砂巖在不同含水狀態(tài)下實(shí)測(cè)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力—應(yīng)變曲線，其中（a）為沖擊速度為14.51 m/s時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線，（b）為沖擊速度為18.80m/s時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線。

圖3 泥質(zhì)粉砂巖不同含水狀態(tài)下的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線Fig.3 The stress-strain curve of argillaceous siltstone under different moisture states

由圖3可知，試件在沖擊荷載作用下裂紋源的出現(xiàn)和發(fā)展說(shuō)明局部呈現(xiàn)出脆性斷裂特征，對(duì)于動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線也可以采用類(lèi)似準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮試驗(yàn)中的劃分方式，只不過(guò)由于動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)沖擊過(guò)程時(shí)間很短，巖石為脆性材料，試件內(nèi)部的裂紋源來(lái)不及完全閉合，所以準(zhǔn)靜態(tài)下的孔隙裂隙壓密階段在動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線上表現(xiàn)得不顯著，試件將很快進(jìn)入彈性變形階段。因此，可以將巖石動(dòng)態(tài)應(yīng)力—應(yīng)變曲線劃分為3個(gè)階段，即彈性變形至微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段、非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段及破壞后階段。

由圖3（a）可知，在同一沖擊速度下，天然含水狀態(tài)和自然吸水狀態(tài)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線較為接近，初始階段呈現(xiàn)出明顯的線彈性變形特征，隨后進(jìn)入非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到約為285MPa時(shí)，試件進(jìn)入破壞后階段；飽水狀態(tài)的曲線變化較大，有明顯的弱化現(xiàn)象，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到215MPa時(shí)，試件就進(jìn)入破壞后階段，試件的峰值強(qiáng)度隨著含水率的增大逐漸減小。圖3（b）也反映了類(lèi)似的規(guī)律，說(shuō)明含水狀態(tài)的變化對(duì)巖石的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能影響較大，尤其是飽水過(guò)程使試件的強(qiáng)度明顯降低。

比較圖3（a）和（b）可知，在同一含水狀態(tài)下，加載速率越大試件的峰值強(qiáng)度越高，即試件的破壞強(qiáng)度隨著加載速率的增加而增大；加載速率越大，試件的變形越大，即試件的變形隨著加載速率的增加而增大。

表1 泥質(zhì)粉砂巖的試驗(yàn)參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果Table 1 The test parameters and results of argillaceous siltstone

表1為泥質(zhì)粉砂巖的試驗(yàn)基本參數(shù)及在動(dòng)載作用下的試驗(yàn)結(jié)果。由表1可知，試件的應(yīng)變率隨著子彈速度的增大而呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；加載速率為14.51m/s時(shí)，天然含水狀態(tài)和自然吸水狀態(tài)試件的峰值強(qiáng)度較為接近，約為285MPa，飽水狀態(tài)試件的峰值強(qiáng)度明顯降低，約為216MPa，峰值荷載所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變較為接近，約為0.001；加載速率為18.80 m/s時(shí)，天然含水狀態(tài)和自然吸水狀態(tài)試件的峰值強(qiáng)度也較為接近，約為385MPa，飽水狀態(tài)試件的峰值強(qiáng)度明顯降低，約為323MPa，峰值荷載所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變較為接近，約為0.001 5。天然含水狀態(tài)和自然吸水狀態(tài)下的試件峰值強(qiáng)度較接近，主要原因是試件的大開(kāi)孔隙均較小，兩狀態(tài)的含水率較為接近。

2 泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)模型

在建立本構(gòu)模型的過(guò)程中，可將連續(xù)損傷理論和統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度理論結(jié)合起來(lái)［10］。本文將考慮采用時(shí)效損傷模型來(lái)建立泥質(zhì)粉砂巖的力學(xué)模型。

2.1 考慮巖石破壞準(zhǔn)則

損傷變量與巖石微元強(qiáng)度有關(guān)［11］，為了體現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖石強(qiáng)度的影響，有必要考慮巖石的破壞準(zhǔn)則，巖石的強(qiáng)度破壞理論主要有庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則、摩爾強(qiáng)度理論、Griffith強(qiáng)度準(zhǔn)則和Druckre-Prager準(zhǔn)則?？紤]幾種準(zhǔn)則的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮，選擇Druckre-Prager準(zhǔn)則，可設(shè)基于Druckre-Prager準(zhǔn)則的巖石微元強(qiáng)度為［11-13］：

式中：F—微元體強(qiáng)度的分布變量；a0＝sinφ/φ—巖石的內(nèi)摩擦角；I1—應(yīng)力張量的第一不變量；J2—應(yīng)力偏量的第二不變量。

結(jié)合彈塑性力學(xué)的理論知識(shí)，在一維應(yīng)力狀態(tài)下，σ2＝σ3＝0，ε1＝ε，故可將巖石微元體強(qiáng)度的表達(dá)式變?yōu)椋?］：

式中：E—彈性模量；ε—應(yīng)變。

并且各微元體中的損傷體的強(qiáng)度服從Weibull分布，且在基于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，得到滿足Weibull分布的統(tǒng)計(jì)損傷變量［11］。

式中：F—微元體強(qiáng)度的分布變量；m及F0為Weibull分布的統(tǒng)計(jì)損傷變量。

2.2 本構(gòu)模型的建立

如圖4所示，模型是由兩個(gè)元件組成的并聯(lián)體，假設(shè)泥質(zhì)粉砂巖同時(shí)具有統(tǒng)計(jì)損傷特性和黏性液體特性，可以把泥質(zhì)粉砂巖看成損傷體Da和黏缸ηb的并聯(lián)體。根據(jù)巖石力學(xué)中的定義，可知組合體的應(yīng)變等于兩個(gè)分體的應(yīng)變；組合體的應(yīng)力等于兩個(gè)分體的應(yīng)力之和，即：

式中：ε—組合體的應(yīng)變；εa—損傷體Da的應(yīng)變；εb—黏缸ηb的應(yīng)變；σ—組合體的應(yīng)力；σa—損傷體Da的應(yīng)力；σb—黏缸ηb的應(yīng)力。

再將損傷體與黏性體的本構(gòu)關(guān)系代入（4），并根據(jù)等效應(yīng)變假設(shè)［14］，即可得到泥質(zhì)粉砂巖的本構(gòu)模型：

式中：η—?jiǎng)恿︷禂?shù)；—應(yīng)變率。

η，φ對(duì)模型參數(shù)擬合的計(jì)算影響非常小。因此參考相關(guān)文獻(xiàn)［13，15］，粗略估計(jì)一組較為合理的參數(shù)值。

圖4 時(shí)效損傷模型Fig.4 The time dependent damage model

2.3 泥質(zhì)粉砂巖模型參數(shù)的辨識(shí)

結(jié)合上述所建立的損傷本構(gòu)方程，對(duì)本文泥質(zhì)粉砂巖試件進(jìn)行擬合，通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行試算分析，確定出試件本構(gòu)模型的擬合參數(shù)。擬合的參數(shù)如表2所示。理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比如圖5所示。

表2 各含水狀態(tài)下泥質(zhì)粉砂巖試件的擬合參數(shù)Table 2 The fitting parameters of argillaceous siltstone under different moisture states

從表2中可以看出，損傷參數(shù)F0與彈性模量有一定的相關(guān)性，彈性模量越大，損傷參數(shù)F0也越大；且與沖擊速度也有一定的相關(guān)性，在飽水和天然含水狀態(tài)下，損傷參數(shù)F0隨沖擊速度增大呈現(xiàn)出一定的遞增趨勢(shì)。

圖5 不同含水狀態(tài)巖樣的實(shí)測(cè)與理論結(jié)果對(duì)比曲線Fig.5 The correlation curves of measured and theoretical results under different moisture states

如圖5所示為動(dòng)態(tài)時(shí)效損傷模型理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比，其中實(shí)線表示實(shí)測(cè)曲線，虛線表示擬合曲線。從圖中可以看出，試驗(yàn)的實(shí)測(cè)曲線與本構(gòu)模型的擬合曲線具有較好的一致性，能夠在一定程度上反映試件強(qiáng)度與應(yīng)變、應(yīng)變率之間的關(guān)系，驗(yàn)證了該模型對(duì)描述泥質(zhì)粉砂巖沖擊動(dòng)力特性的適用性。

當(dāng)沖擊速度為14.51m/s，應(yīng)變率較低時(shí)，曲線的一致性較高；當(dāng)沖擊速度增大到18.80m/s，應(yīng)變率增加時(shí)，兩曲線間的差異存在一定波動(dòng)。但是從總體模擬的本構(gòu)曲線來(lái)看，該模型是有效的，且應(yīng)變率越低，模擬的效果越好，該模型在總體上很好地模擬了泥質(zhì)粉砂巖的沖擊破壞特性。

2.4 不同含水率泥質(zhì)粉砂巖的損傷演化規(guī)律

由動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)損傷模型的建立過(guò)程及損傷力學(xué)理論知識(shí)可知，損傷變量D是應(yīng)變?chǔ)诺暮瘮?shù)，同時(shí)由式（3）可知，損傷變量D是與微元體強(qiáng)度及Weibull分布的統(tǒng)計(jì)損傷變量有關(guān)的函數(shù)，故可求得損傷變量D隨應(yīng)變的變化規(guī)律，如圖6所示。

圖6 沖擊加載過(guò)程損傷演化規(guī)律Fig.6 The damage evolution law under impact load

由圖6可知，損傷變量D隨著應(yīng)變的增加呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，在彈性變形至微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段，損傷值很小，且增加速率緩慢，在應(yīng)力應(yīng)變達(dá)到峰值時(shí)，損傷值急劇增大，且當(dāng)應(yīng)變達(dá)到最大時(shí)，損傷值也達(dá)到最大，接近于1.0。

當(dāng)沖擊速度為14.51m/s時(shí)，不同含水率的損傷變量D隨應(yīng)變的變化規(guī)律較為一致，但是飽水狀態(tài)試件的曲線斜率都略大于天然含水狀態(tài)和自然吸水狀態(tài)，說(shuō)明飽水狀態(tài)試件的損傷值的變化速率大于天然含水和自然吸水狀態(tài)，且達(dá)到峰值應(yīng)變后，飽水狀態(tài)試件的損傷值超過(guò)天然含水和自然吸水狀態(tài)；當(dāng)沖擊速度為18.80m/s時(shí)，在相同應(yīng)變情況下，飽水狀態(tài)試件的損傷值都大于天然含水和自然吸水狀態(tài)，且由于沖擊速度較大，試件內(nèi)部的裂紋源來(lái)不及完全閉合，很快進(jìn)入彈性變形階段，損傷值的變化速率沒(méi)有較明顯的變化規(guī)律，飽水狀態(tài)和自然吸水狀態(tài)下的曲線較天然含水狀態(tài)下的差異較大，這可能是由于加載速率的增大及巖樣內(nèi)部差異造成的。但是，總體來(lái)說(shuō)，飽水狀態(tài)下?lián)p傷值的變化最大，飽水過(guò)程造成試件的微裂隙源增加，導(dǎo)致?lián)p傷加大。

3 結(jié)論

本文利用SHPB裝置對(duì)泥質(zhì)粉砂巖進(jìn)行了不同含水狀態(tài)及不同沖擊速度下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，并基于連續(xù)損傷理論和統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度理論建立力學(xué)模型，進(jìn)行模型的擬合，主要得到以下幾個(gè)結(jié)論：

1）含水狀態(tài)的變化對(duì)巖石的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能有較大影響，試件的強(qiáng)度隨著含水率的增加而逐漸減小，尤其是飽水過(guò)程使試件的強(qiáng)度明顯降低。不同含水率情況下，試件的峰值強(qiáng)度及變形隨著加載增加而逐漸增大。

2）從擬合參數(shù)的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，損傷參數(shù)F0與彈性模量及沖擊速度有一定的相關(guān)性，彈性模量越大，損傷參數(shù)F0也越大；在飽水和天然含水狀態(tài)下，損傷參數(shù)F0隨沖擊速度增大呈現(xiàn)出一定的遞增趨勢(shì)。

3）應(yīng)變速率較低時(shí)，試件的擬合曲線和實(shí)測(cè)曲線的一致性較高；應(yīng)變率增加時(shí)，試件的擬合曲線和實(shí)測(cè)曲線波動(dòng)較大。但從本構(gòu)模型的理論計(jì)算結(jié)果來(lái)看，該模型在總體上很好地模擬了泥質(zhì)粉砂巖的沖擊破壞特性。

4）損傷變量D隨著應(yīng)變的增加呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，在彈性變形至微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段，損傷值很小，且增加緩慢，在應(yīng)力應(yīng)變達(dá)到峰值時(shí)，損傷值急劇增大，且當(dāng)應(yīng)變達(dá)到最大時(shí)，損傷值也達(dá)到最大，接近1.0。飽水狀態(tài)下?lián)p傷值的變化最大，飽水過(guò)程造成試件的微裂隙源增加，導(dǎo)致?lián)p傷加大。

［1］蔣關(guān)魯，房立鳳，王智猛，等.紅層泥巖路基填料動(dòng)強(qiáng)度和累積變形特性試驗(yàn)研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32（1）：124-129.

［2］孔祥輝，蔣關(guān)魯，鄒祖銀，等.循環(huán)荷載下紅層泥巖的動(dòng)力特性及路用性能研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013，32（9）：1813-1819.

［3］鐘冬望，吳 亮，陳 浩.爆炸荷載下巖質(zhì)邊坡動(dòng)力特性試驗(yàn)及數(shù)值分析研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29（增刊1）：2964-2971.

［4］王祥秋，楊林德，高文華.復(fù)雜圍巖隧道洞口段動(dòng)力響應(yīng)特性分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24（24）：4461-4465.

［5］楊圣奇，徐衛(wèi)亞，蘇承東.考慮尺寸效應(yīng)的巖石損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24（24）：4484-4490.

［6］翟 越，趙均海，李尋昌，等.巖石類(lèi)材料損傷黏彈塑性動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，30（增刊2）：3820-3824.

［7］鄭永來(lái)，夏頌佑.巖石粘彈性連續(xù)損傷本構(gòu)模型［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1996，15（增刊1）：428-432.

［8］謝理想，趙光明，孟祥瑞.巖石在沖擊載荷下的過(guò)應(yīng)力本構(gòu)模型研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013，32（增刊1）：2772-2781.

［9］朱晶晶，李夕兵，宮鳳強(qiáng)，等.單軸循環(huán)沖擊下巖石的動(dòng)力學(xué)特性及其損傷模型研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2013，35（3）：531-539.

［10］KRAJCINOVIC D，SILVA M A G.Statistical aspects of the continuous damage theory［J］.International Journal of Solids and Structures，1982，18（7）：551-562.

［11］曹文貴，趙明華，劉成學(xué).基于Weibull分布的巖石損傷軟化模型及其修正方法研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（19）：3226-3231.

［12］單仁亮，薛友松，張 倩.巖石動(dòng)態(tài)破壞的時(shí)效損傷本構(gòu)模型［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22（11）：1771-1776.

［13］耶格J C，庫(kù)克N G C.巖石力學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：科學(xué)出版社，1983.

［14］Lemaitre J.An equivalent strain hypothesis［J］.J.Engng，Materials and Technology，1985，107（1）：83-89.

［15］劉佑榮，唐輝明.巖體力學(xué) ［M］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1999.

Study on the damage feature of water-bearing argillaceous siltstone under the impact load

ZHAN Jinwu1，ZHANG Naiyang2，HUANG Ming2，ZHANG Bingqi2
（1.School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China；2.College of Civil Engineering，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350108，China）

By using the Split Hopkinson Pressure Bar（SHPB），the test for the dynamic mechanics properties of the argillaceous siltstone with different water contents are presented，and the influence of the moisture content on them is also analyzed.The dynamic damage model of argillaceous siltstone is established on the basis of the continuum damage theory and statistical strength theory，and the corresponding damage evolution rule is also obtained.It shows that the curve fitted by the constitutive model established by the Weibull distribution has a good consistency with the testing curve.The damage parameterF0has a certain correlation with the elastic modulus and impact velocity.The bigger the elasticity modulus，the greater the damage parameterF0will be.What’s more，the change of moisture content has great influence on the dynamic characteristics of rock.

SHPB；argillaceous siltstone；impact speed；moisture state；damage model

TU452；TD315

Α

1671-4172（2015）06-0044-05

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41202195）

詹金武（1989-），男，博士研究生，主要研究方向?yàn)閹r土與地下工程。

黃 明（1983-），男，副教授，博士，主要研究方向?yàn)閹r土與地下工程。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.06.009