多孔隙液固耦合砂岩的冲击损伤效应研究高全臣陆华I,王东I,何广骥I(1.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院；2.深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京100083)摘要：本文采用分离式霍普金森压杆冲击实验系统，对液固耦合的多孔隙红砂岩试样进行了不同冲击速率下的损伤效应对比试验研究，得到了冲击作用下液固耦合砂岩试件的损伤演化本构关系曲线，通过检测不同冲击速率作用前后砂岩试样的声波速度变化和冲击损伤破坏结果，探讨了多孔隙液固耦合砂岩的冲击损伤演化的主要影响因素，提出了多孔隙不同耦合介质和孔隙率对砂岩冲击损伤效应的影响关系。关键词：多孔隙砂岩；液固耦合；冲击作用；损伤效应中图分类号：TD315TheresearchonimpactingdamagedeffectsforporoussandstonewithliquidandsolidcouplingGAOQuanchen1,2,LuHua1,WangDong1,HeGuangji1(1・SchoolofMechanicsandCivilEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology;2.StateKeyLaboratoryfbrGeomechanicsandDeepUndergroundEngineering,Beijing100083)Abstract:UsingSplitHopkinsonPressureBarimpactingexperimentsystemthedamagedeffectsoftheporousliquid-solidcouplingsandstonespecimenaremadewiththecomparisonexperimentalstudyunderthedifferentimpactingspeedsinthispaper.Thedynamicdamageevolutionconstitutioncurvesoftheliquidsolidcouplingsandstonespecimenareobtainedunderimpactingload.Throughmeasuringacousticwavespeedvariationandimpactingdamagedresultsoftheporousliquid-solidcouplingsandstonespecimenunderthedifferentimpactingspeedsthemainfactorsaffectingdynamicdamageevolutionarcresearched.Theaffectingrelationoftheporosityandtheporouscouplingmediumwiththeimpactingdamagedeffectsareproposed・Keywords:porositysandstone;liquid-solidcoupling;impactingaction;damagedeffectso引言液固耦合是地下工程岩体的主要形态，岩体屮的大量孔隙和裂隙，构成了气体、液体的储存空间和流动通道；真实的岩体应是固体、气体和液体的多相耦合体。岩石动力损伤效应是确定岩石破坏强度和岩体稳定性的重要理论依据，研究多孔隙工程岩体的多相耦合的动力损伤效应，对深部地下T稈的施T技术设计和安全稳定性评价具有重要理论意义和应用价值。有关岩体液固耦合的动力响应国内外己有研究报导“四。20世纪屮期Biot⑼就提出多孔介质力学模型，表达了可压固体、不可压液体两相系统的动态耦合方稈，并引进了液体和固体间的相对运动耗散和惯性耦合作用，奠定了地下流固耦合理论研究的基础。Li等人⑸在考虑了固相介质和流相介质的压缩性以及流相间的毛细压力，并假设流体的流动符合Darcy定律之后推导了控制方稈，Neaupane等人⑹建立了裂隙岩体的流•固、流■固■热模型，采用有限元法进行了算例分析，并进行了井壁力学稳定性分析。杨松岩等人⑺针对饱和、非饱和工程材料的变形和强度特点，给出了具体的弹犁性损伤木构方程，该木构方程可以描述材料性质的劣化过程(即损伤和软化)以及饱和程度对材料变形强度特性的彩响；郑少河等人⑻基于自洽理论推导了复杂应力状态下含水裂隙岩体的本构关系以及损伤演化方程，提出了考虑断裂损伤效应的裂隙岩体渗透张最表达式，建立了多裂隙岩体渗流损伤耦合的理论模型；谢和平等人冏对岩爆的微基金项目：高校博士点基金(200802900001)作者简介：高全臣(1957),男，教授，主要研究方向：深部地下工程、岩石动力学.E-mail:gqc@cumtb.cdu.cn阻尼器吸收杆A/输出杆试件綸入杆平行光源子弹¥三1+测速IKJAF2-T20/；超动态应变仪观损伤断裂机理、裂纹扩展以及分形损伤演化进行了校系统研究，提出了岩爆动力破坏分形分析方法。多孔隙岩体的液固耦合作用涉及多学科交叉的复杂力学理论问题，特别是冲击动力作用下液固耦合的动力损伤演化机理和破坏效应的研究，在理论和试验方面都有相当大的难度，报导的研究成果较少。本文对实际多孔隙红砂岩试样进行水、油液体饱和浸润处理后，运用最先述的SHPB冲击试验系统，在控制的冲击速率作用下，对流固耦合的岩样进行动力冲击损伤效应...