高应变率下含水红砂岩爆破损伤演化模型研究

基于直径50 mm的Hopkinson压杆装置，从宏观与微观两方面探究含水红砂岩在应力波作用下的力学特性与损伤演化机理，并将弹性模量定义的含水损伤与微元破坏数量定义的荷载损伤视为宏观损伤与微观损伤，基于Weibull理论与Drucker-Prager准则，推导得到红砂岩在含水率与应变率耦合作用下的复合损伤变量与动态损伤本构方程。研究表明，岩石损伤在一定范围内随含水率的增加而逐渐扩大，随着试样饱和，含水损伤趋于稳定。复合损伤变量与荷载损伤在应变率的作用下变化趋势近似，可分为初始阶段、低速发展阶段与快速发展阶段，代表了岩石在爆破冲击作用下的损伤演化过程，与含水红砂岩动态压缩破坏过程中应力-应变曲线的各个阶段相对应。将理论应力-应变曲线与实测应力-应变曲线进行对比，对建立的动态损伤本构模型准确性进行验证，发现该模型与含水红砂岩在动态压缩过程中的各个阶段拟合度较好，证明了该模型的准确性。