王夢想， 汪海波， 宗 琦

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

煤炭開采環(huán)境大多為沉積巖，在煤系地層沉積巖中，泥巖是一種主要構(gòu)成巖層，包括炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖和頁巖等軟弱巖體[1]。泥巖以泥質(zhì)為主，有較強(qiáng)的粘塑性，對應(yīng)力、濕度、溫度和地下水等環(huán)境因素極為敏感[2]，特別是應(yīng)力條件變化時，泥巖的組成結(jié)構(gòu)與力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化，以煤礦泥巖巷道爆破掘進(jìn)為例，在爆破過程中，不同區(qū)域煤礦泥巖承受的外力為應(yīng)力峰值強(qiáng)度和延時不同的沖擊載荷，一方面巖體中的動應(yīng)力場受外沖擊荷載和泥巖本身特性的影響；另一方面泥巖的動態(tài)強(qiáng)度和變形特征在很大程度上取決于所處位置的動應(yīng)力場[3]。由于應(yīng)力條件的變化，泥巖內(nèi)部膠結(jié)弱化，強(qiáng)度降低，導(dǎo)致圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大，引發(fā)工程安全穩(wěn)定性控制問題。在工程實(shí)踐中，爆破破巖、機(jī)械破巖、采礦地壓的沖擊作用等都體現(xiàn)為對1巖石的動態(tài)作用[4-5]。

國內(nèi)外專家學(xué)者對煤系軟巖力學(xué)特性及破壞規(guī)律進(jìn)行了一些研究，取得一定的成果。張梅英等[6]利用掃描電鏡對煤礦泥巖進(jìn)行微結(jié)構(gòu)特征研究發(fā)現(xiàn)泥巖片狀單元體聚集成粒狀，表層有泥質(zhì)(或有機(jī)質(zhì))包襄，單元體為片狀或粒狀，以片粒狀堆砌架空微結(jié)構(gòu)形態(tài)為主。劉朝科等[7]采用MTS815電液伺服試驗(yàn)系統(tǒng)對煤礦泥巖進(jìn)行三軸壓縮蠕變試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)泥巖的環(huán)向蠕變比軸向應(yīng)變明顯；高春艷等[8]采用分級加載對朱集煤礦深井泥巖進(jìn)行單軸彈黏塑性流變試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)力值的增大，流變量越大；李海波等[9]研究發(fā)現(xiàn)以砂漿模擬軟巖材料在單軸壓縮下，試件的抗壓強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增加有明顯的增加趨勢；李曉峰等[10]對沖擊動載作用下巖石力學(xué)參數(shù)及破壞模式進(jìn)行了分析；趙光明等[11]對軟巖砂質(zhì)、泥巖進(jìn)行分析，引入適合軟巖材料的黏彈塑性統(tǒng)計損傷模型。但很少涉及煤礦泥巖動態(tài)力學(xué)特性的研究，在巷道掘進(jìn)爆破過程中，巖石承受動載荷作用，巷道周圍軟弱的泥巖松動范圍變大，對巷道穩(wěn)定性影響更深。因此，開展此方面的研究具有較強(qiáng)實(shí)際意義。

以淮南礦區(qū)某煤礦巷道泥巖為研究對象，采用直徑50 mm分離式Hopkinson壓桿試驗(yàn)裝置(Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB)開展不同沖擊氣壓下煤礦泥巖的沖擊壓縮試驗(yàn)，根據(jù)試件的破壞形態(tài)和應(yīng)力波傳播傳播規(guī)律，對泥巖試件應(yīng)力平衡曲線和泥巖試樣應(yīng)變率與加載率關(guān)系進(jìn)行分析，得到了煤礦泥巖沖擊破碎特性、應(yīng)力波傳播與應(yīng)變率關(guān)系等規(guī)律。

1 SHPB試驗(yàn)原理與理論基礎(chǔ)

1.1 SHPB試驗(yàn)裝置與基本原理

采用如圖1所示的安徽理工大學(xué)Φ50 mm 變截面 SHPB 試驗(yàn)系統(tǒng)對泥巖試件實(shí)施單軸沖擊壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)采用撞擊桿長度為 0.60 m，入射桿和透射桿長度分別為2.40 m和1.20 m。SHPB 裝置的撞擊桿、入射桿、透射桿和吸收桿均為合金鋼，密度為 7.8 g/cm3，彈性模量為 210 GPa，縱波波速為 5 190 m/s。

圖1 SHPB試驗(yàn)裝置系統(tǒng)Fig.1 SHPB test facility system

(1)

(2)

(3)

式中：A，AS為壓桿和試件的橫截面面積；E，C0分別為壓桿材料彈性模量和縱波速；LS為試件長度；εi(t)，εr(t)，εt(t)分別為某一時刻t的入射應(yīng)變、反射應(yīng)變和透射應(yīng)變；t為應(yīng)力波持續(xù)時間。

1.2 試樣制備與試驗(yàn)

試驗(yàn)時選取完整性和均質(zhì)性較好的泥巖作為研究對象。對巖塊鉆取、切割、打磨成圓柱形試件，為了滿足SHPB桿系一維應(yīng)力波傳播特性、試樣的端部摩擦和慣性效應(yīng)，相關(guān)研究表明[14]，SHPB 試驗(yàn)中試件長徑比一般控制在0.5左右。將煤礦泥巖加工成Φ50 mm× 25 mm 的圓柱形試件，如圖2所示；泥巖試件兩端表面不平行度在0.05 mm以內(nèi)，面平整度在0.02 mm以內(nèi)。

圖2 泥巖試件表觀形態(tài)Fig.2 Apparent morphology of shale specimen

泥巖的成巖過程比較復(fù)雜，雖經(jīng)成巖作用，但其組分、化學(xué)成份和顆粒成份等與一般的黏土類土相似，力學(xué)強(qiáng)度低，物理性指標(biāo)差，經(jīng)X射線熒光光譜化學(xué)主要成份定量分析，結(jié)果見表1。

表1 泥巖熒光光譜化學(xué)成份定量分析結(jié)果

由表1可見，泥巖主要為黏土礦物，其中Al2O3和SiO2占成份的76.999%。

為減少試件和桿端面摩擦阻力，降低端面約束力對試件應(yīng)力狀態(tài)分布的影響，在試件和入射桿，透射桿接觸面均勻涂抹薄層凡士林，試驗(yàn)時，試件與兩壓桿同軸并保持在一條直線上，減小對采集波形的擾動。

泥巖的靜態(tài)力學(xué)性能如表2所示。

表2 泥巖靜態(tài)力學(xué)性能

2 SHPB沖擊試驗(yàn)與結(jié)果

2.1 典型泥巖應(yīng)力波時程曲線

采用三種驅(qū)動氣壓，分別為0.25 MPa，0.3 MPa，0.4 MPa，每組取9～10件試件。共完成了29個泥巖試件的沖擊壓縮試驗(yàn)，取得有效數(shù)據(jù)的試件12個，典型應(yīng)力時程曲線如圖3所示。

圖3 不同沖擊氣壓下應(yīng)力波時程曲線Fig.3 Stress wave time history curve under different impact pressure

由圖3可知，隨著沖擊氣壓的增大，透射波應(yīng)力增高幅度明顯，但相對于入射應(yīng)力與反射應(yīng)力增加幅值要小，主要因?yàn)闆_擊氣壓的增大，使得子彈獲得更大的動能去撞擊入射桿，促使入射應(yīng)力波幅值增大，沖擊產(chǎn)生反射應(yīng)力波幅值隨之增大，即相同時間對應(yīng)的峰值應(yīng)力增大。

2.2 不同沖擊氣壓狀態(tài)下試件的加載率與應(yīng)變率

不同沖擊氣壓狀態(tài)下泥巖試件的加載率與應(yīng)變率如圖4、圖5所示。

圖4 不同沖擊氣壓下應(yīng)力時程曲線Fig.4 Stress time curve under different strain rates

圖5 不同沖擊氣壓下試件應(yīng)變率Fig.5 Strain rate of different mudstone samples

為了進(jìn)一步探討泥巖試件在受載不同階段應(yīng)變率的變化，結(jié)合圖4和圖5分析，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，試件所受應(yīng)力、平均應(yīng)變率與峰值應(yīng)變率均表現(xiàn)出隨著沖擊氣壓的增大而增大。具體分析如下：

(1) 0～50 μs，試件兩端應(yīng)力未實(shí)現(xiàn)平衡，軸向慣性效應(yīng)未解除，此時反射波不能直接反應(yīng)試件應(yīng)變率的變化情況，只能反映出與入射波相同的上升沿，即隨著沖擊氣壓的增大；峰值應(yīng)變率過后，試件應(yīng)力曲線有微小下降，時間很短，后緩慢增加；

(2) 50～75 μs，泥巖試件應(yīng)力增長緩慢，應(yīng)變率快速下滑后趨于平穩(wěn)，由式(1)可知，應(yīng)變率主要由試件入射端應(yīng)力與透射端應(yīng)力差值決定，從圖3可知，在該時間段內(nèi)，反射應(yīng)力增加，試件入射端應(yīng)力減小，應(yīng)變率迅速下降，應(yīng)力波透—反射作用很快使得試件應(yīng)力趨于平衡，應(yīng)變率曲線較平緩；

(3) 75～200 μs，在透射應(yīng)力與反射應(yīng)力的共同作用下，泥巖試件作為一個整體繼續(xù)承載，但其裂隙正急劇發(fā)育擴(kuò)展，影響了試樣兩端的應(yīng)力平衡；應(yīng)變率在150 μs左右有一個凸起，時間很短，隨著泥巖試件損傷不斷積累，裂隙的急劇發(fā)育，試件入射端反射系數(shù)變大，應(yīng)變率在后期有所增加；在到達(dá)225 μs后，試件本身已經(jīng)不能作為整體承受載荷，所以該階段試件與入射桿仍有接觸且應(yīng)力快速衰減。

2.3 不同沖擊氣壓狀態(tài)下試件的破壞形態(tài)

不同沖擊氣壓時試件的典型破壞形態(tài)，如圖6所示。

圖6 不同沖擊氣壓下泥巖的破碎形態(tài)Fig.6 Fractured morphology of mudstone under different impact pressure

由圖6可得，隨著沖擊氣壓的增大，泥巖試件破碎的塊度增多，破碎尺寸減小。試件在0.25 MPa氣壓沖擊狀態(tài)下泥巖試件破壞具有很明顯的沿試件環(huán)向裂紋，試件破碎塊度大；在0.3 MPa氣壓沖擊狀態(tài)下，泥巖試件破壞沿軸向裂紋分布增多，但貫穿整個泥巖試件裂紋很少，一般裂紋長度為泥巖試件端面至泥巖試件環(huán)向裂紋處，裂紋分布較多，但裂紋很?。辉?.4 MPa沖擊氣壓狀態(tài)下，泥巖試件橫向貫穿裂紋增多，裂紋寬度較大，泥巖環(huán)向裂紋寬度增加，泥巖整體變形變大。分析原因，泥巖材料本身軟化性高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，受到?jīng)_擊動載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于泥巖的抗拉強(qiáng)度，使泥巖發(fā)生拉裂現(xiàn)象和壓應(yīng)力作用下的軸向劈裂裂紋，整體變形較大。

2.4 動態(tài)抗壓強(qiáng)度

試件的基本尺寸及在不同沖擊氣壓下泥巖的平均應(yīng)變率和動態(tài)抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、波阻抗等結(jié)果見表3。

表3 泥巖試驗(yàn)結(jié)果

(1) 試件的應(yīng)力應(yīng)變時程曲線

不同應(yīng)變率下的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖7所示。

圖7 不同沖擊氣壓下試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線Fig.7 Stress-strain curves under different pressure

從圖7中可得，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，泥巖動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系在初始階段應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加呈線性增長，達(dá)到彈性極限應(yīng)力以后，試件進(jìn)入顯著的塑形變形階段，同時伴隨著屈服強(qiáng)度緩慢增加，當(dāng)達(dá)到屈服應(yīng)力以后，試件的應(yīng)變微小增加，但應(yīng)力急劇下降，試件全面破壞。分析原因，試件所受應(yīng)變率較高，試件內(nèi)部的微裂紋還未被閉合，直接進(jìn)入彈性階段，在該階段，泥巖的應(yīng)變變化不大但應(yīng)力峰值增加，即巖石的動彈性模量增加。當(dāng)沖擊氣壓為0.4 MPa時，泥巖在達(dá)到彈性階段應(yīng)力峰值后，有一個小的下降過程，隨后進(jìn)入顯著的塑形變形階段。

不同沖擊氣壓下試件的應(yīng)變時程曲線如圖8所示。

圖8 不同沖擊氣壓下試件的應(yīng)變時程曲線Fig.8 Strain-time curves under different pressure

結(jié)合圖7、圖8可得，隨著沖擊氣壓的增加，泥巖應(yīng)變的增長速率和總變形量在增加，泥巖塑性增強(qiáng)，當(dāng)加載完成，應(yīng)變逐漸保持恒定；泥巖試件處于彈性階段時，應(yīng)變隨時間變化緩慢，達(dá)到彈性階段的應(yīng)力峰值以后，泥巖應(yīng)變隨時間呈線性增長。泥巖本身結(jié)構(gòu)具有一定的強(qiáng)度，破壞泥巖本身內(nèi)部的膠結(jié)和分子結(jié)構(gòu)需要時間和能量，泥巖試件內(nèi)部受到反射應(yīng)力與透射應(yīng)力共同作用，內(nèi)部損傷增加，產(chǎn)生大量微裂紋，并在應(yīng)力波透—反射作用下發(fā)育與擴(kuò)展，使得變形增加。

(2) 泥巖動態(tài)強(qiáng)度與應(yīng)變率的關(guān)系

Lankford在綜述了許多研究者的大量試驗(yàn)結(jié)果后，對巖石動態(tài)破裂強(qiáng)度隨應(yīng)變率的影響歸納為[15]

(4)

式中：σf為動態(tài)破裂強(qiáng)度；n為指數(shù)，按式(5)斷裂力學(xué)關(guān)系式計算

v∝AKn

(5)

式中：v為裂紋生長速率；K為應(yīng)力強(qiáng)度因子。

圖9 泥巖動態(tài)強(qiáng)度與應(yīng)變率的關(guān)系Fig.9 Relationship between dynamic strength and strain rate

綜上所述，我國肉雞養(yǎng)殖規(guī)模處于不斷擴(kuò)大的階段，若不能夠有效控制養(yǎng)殖場的環(huán)境問題，我國養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展將舉步維艱，肉雞飼養(yǎng)過程中的疫病爆發(fā)會不斷提高養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖成本，不斷提高肉雞病害通過肉、蛋影響消費(fèi)者身體健康的可能性，因此控制環(huán)境必須成為肉雞疫病防治的重要組成部分。

(6)

雖然煤礦泥巖其組分、化學(xué)成份和顆粒成份等與一般的黏土類土相似，力學(xué)強(qiáng)度低，物理性指標(biāo)差，但對于應(yīng)變率的敏感度較高，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，隨著應(yīng)變率的增加，泥巖試件表現(xiàn)出來的動載強(qiáng)度越高，在該應(yīng)變率范圍內(nèi)，泥巖動態(tài)強(qiáng)度與靜態(tài)強(qiáng)度的比值為1.86～2.45，在0.25 MPa，0.30 MPa，0.40 MPa沖擊氣壓作用下，泥巖試件對應(yīng)的平均應(yīng)變率為45 s-1，58 s-1，69 s-1，泥巖動態(tài)強(qiáng)度是靜態(tài)強(qiáng)度的1.98倍、2.14倍、2.32倍，因此單獨(dú)采用泥巖的靜態(tài)強(qiáng)度來估計和衡量巖石好壞時，低估了巖石本身的性能。因此針對煤礦鉆眼爆破破巖及機(jī)械產(chǎn)生的動載，對巷道支護(hù)時，應(yīng)該充分考慮巷道泥巖的動態(tài)力學(xué)強(qiáng)度。

3 應(yīng)力波傳播規(guī)律

3.1 霍普金森壓桿中應(yīng)力波傳播規(guī)律

SHPB加載過程應(yīng)力波傳播如圖9所示。

圖10 SHPB加載過程應(yīng)力波傳播示意圖Fig.10 Schematic diagram of stress wave propagation during the loading of SHPB

圖10中Ls為泥巖試件，L1，L2為入射桿上應(yīng)變片、透射桿上應(yīng)變片到A1，A2距離；i，r，t分別為入射波、反射波、透射波；A1，A2分別表示泥巖試件與入射桿、透射桿的接觸面；λ為反射系數(shù)。

當(dāng)幅值為σI的彈性強(qiáng)間斷應(yīng)力波從入射桿從左向右傳播到泥巖試件時，將會在接觸面引起向左傳播的反射波和向右傳播的透射波，根據(jù)李夕兵所述，應(yīng)力波在界面的透反射原理滿足式(7)

(7)

式中：λ1>2為應(yīng)力波從第一介質(zhì)進(jìn)入第二介質(zhì)的反射系數(shù)； 1+λ1>2為透射系數(shù)。同理當(dāng)應(yīng)力波從第二介質(zhì)進(jìn)入第一介質(zhì)時的反射系數(shù)為-λ1>2，透射系數(shù)為1-λ1>2，CS，C0為介質(zhì)的縱波波速；ρs，ρ0為介質(zhì)的密度。

根據(jù)表3可知，壓桿波阻抗與泥巖波阻抗比平均值為8.10，計算反射系數(shù)λ1>2為-0.780，透射系數(shù)為0.220。結(jié)合典型泥巖應(yīng)力波信號時程曲線和泥巖破壞形態(tài)，設(shè)入射波為一延續(xù)時間且有極值的連續(xù)函數(shù)，當(dāng)t=0時，入射波到達(dá)試樣前端面A1，同時發(fā)生反射與透射，產(chǎn)生反射應(yīng)力波沿x軸負(fù)方向傳播，透射波沿x軸經(jīng)過Δt=LS/CS=12 μs時到達(dá)試樣的后端面A2，入射波第一次在t=-L1/C0時到達(dá)入射桿測點(diǎn)，試樣前端面A1反射波在t=L1/C0到達(dá)入射桿測點(diǎn)，試樣后端面A2反射波在t=L1/C0+2Δt刻到達(dá)入射桿測點(diǎn),透射波在t=Δt+L2/C0時刻到達(dá)透射桿測點(diǎn)，之后產(chǎn)生的透射與反射波沿著該規(guī)律傳播。在t時刻，整個A1面上的應(yīng)力為入射應(yīng)力與反射應(yīng)力的總和即σI(t)+σR(t)；同理在t時刻，A2面上的應(yīng)力為透射應(yīng)力σT(t)。

根據(jù)李夕兵的研究表明，因?yàn)槿肷鋺?yīng)力波是一個具有上升段和下降段的應(yīng)力波，隨著入射能的衰減，應(yīng)力波在試件來回傳播的次數(shù)不會太多，對于不同的λ值最小傳播次數(shù)如表4所示。

表4 不同反射系數(shù)對應(yīng)最低來回傳播次數(shù)

結(jié)合壓桿與泥巖試件的反射系數(shù)可知，泥巖達(dá)到應(yīng)力平衡在內(nèi)部最低來回次數(shù)在5～7次，由于泥巖當(dāng)中應(yīng)力波傳播一次時間為12 μs，所以泥巖試件應(yīng)力平衡大概在120～168 μs。

3.2 泥巖試樣應(yīng)力平衡檢驗(yàn)與泥巖破裂

圖11 泥巖試件應(yīng)力平衡檢驗(yàn)Fig.11 Stress balance test of shale specimen

通過泥巖試件的加工磨平和試驗(yàn)時試件的嚴(yán)格放置基本可以滿足SHPB的一維應(yīng)力波假設(shè)和端部摩擦與慣性效應(yīng)要求。泥巖試件應(yīng)力平衡通過試件入射端A1面、透射端A2面的應(yīng)力對比進(jìn)行校驗(yàn)，如圖9所示，泥巖試件A1面與A2面的應(yīng)力差的變化情況如下：

(1) 0～50 μs內(nèi)，由于入射波為一延續(xù)時間且有極值的連續(xù)函數(shù)，開始一段時間，入射波、透射波、反射波均隨著時間的增加表現(xiàn)上升，反射與入射疊加波與透射波具有一致性，應(yīng)力初次實(shí)現(xiàn)平衡；在50～75 μs內(nèi)透射應(yīng)力波近似為平滑的直線，而入射波與反射波疊加應(yīng)力波偏小，入射波沒有發(fā)生明顯變化，而反射波先增大后迅速減小，一方面在入射波頭穿入泥巖的一瞬間，由于泥巖試件的波阻抗與桿件的波阻抗相差太大，應(yīng)力波在接觸瞬時，反射應(yīng)力過大，造成疊加波形小于透射應(yīng)力；另一方面泥巖在不斷被壓實(shí)，所含黏土礦物在交替的透反射作用下會產(chǎn)生損傷演化和積累，試件在150 μs左右所受應(yīng)力再次平衡，入射與反射應(yīng)力和與透射應(yīng)力近似保持相等，即試樣變形過程中處于應(yīng)力平衡狀態(tài)。與泥巖試件在來回反射最小次數(shù)所消耗時間120～168 μs相驗(yàn)證。由于應(yīng)力波的來回反射，不斷對試件產(chǎn)生損傷演化和積累，使試件的抗拉強(qiáng)度逐漸降低，在拉伸應(yīng)力波作用下發(fā)生環(huán)向斷裂。

(2) SHPB試驗(yàn)中試樣兩端應(yīng)力平衡的除了平衡檢驗(yàn)，還可以通過引入應(yīng)力平衡因子η來評價試件兩端的應(yīng)力平衡程度[16]，σA1表示入射端應(yīng)力總和，σA2表示透射端應(yīng)力總和則

(8)

泥巖試件的應(yīng)力平衡因子隨時間的關(guān)系，如圖12所示。

圖11進(jìn)一步反映了試件平衡時段內(nèi)泥巖的受力特性，能夠較好的驗(yàn)證泥巖的應(yīng)力平衡檢驗(yàn)圖，在t1，t2時間段內(nèi)，試件兩端未平衡，軸向慣性效應(yīng)未解除。t1階段η為正值，t2階段η為負(fù)值，表明中間某個時刻試件受力實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力平衡，后來負(fù)值一直增大，說明A2端應(yīng)力大于A1端應(yīng)力。結(jié)合圖3分析，A1端應(yīng)力由入射波與反射波相加決定，而入射波與反射波傳播方向相反，入射波應(yīng)力處于微增加或者不變的狀態(tài)，說明反射波應(yīng)力增大，驗(yàn)證了泥巖與壓桿介質(zhì)波阻抗相差較大引起較大反射應(yīng)力波。

圖12 試件兩端應(yīng)力平衡因子時程曲線Fig.12 Time history curve of stress balance factor

t3階段η值不斷增長，壓桿中應(yīng)力波的傳播，使透射桿應(yīng)力逐漸增加，而反射應(yīng)力逐漸趨于穩(wěn)定，試件兩端逐漸受力均勻，到t4階段試件處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，應(yīng)力波強(qiáng)度遠(yuǎn)大于泥巖動態(tài)抗壓強(qiáng)度，由于透射應(yīng)力與反射應(yīng)力方向相反，試件在兩者應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于泥巖的抗拉強(qiáng)度，使泥巖發(fā)生環(huán)向拉裂現(xiàn)象和壓應(yīng)力作用下泊松效應(yīng)引起的軸向劈裂裂紋，試件破壞狀態(tài)如圖5所示。

4 結(jié) 論

(1) 在試驗(yàn)的應(yīng)變率范圍內(nèi)，泥巖破碎程度隨著沖擊氣壓的增加而增加，泥巖的動態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增加呈現(xiàn)指數(shù)型增長，表現(xiàn)出強(qiáng)應(yīng)變率效應(yīng)。

(2) 泥巖試件在沖擊荷載作用下破壞形式為環(huán)向拉裂和軸向劈裂破壞，泥巖強(qiáng)度低，在反射應(yīng)力波與透射應(yīng)力波的共同持續(xù)作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力且超過泥巖抗拉強(qiáng)度，使泥巖產(chǎn)生了環(huán)向裂紋和在壓縮應(yīng)力波作用下，由于泊松效應(yīng)產(chǎn)生的劈裂破壞。

(3) 在0～50 μs泥巖動態(tài)應(yīng)力呈線性迅速增加，50～250 μs內(nèi)增加緩慢后趨于穩(wěn)定，250 μs以后迅速衰減，泥巖應(yīng)變先發(fā)生微小的增加，后呈線性增長，最終達(dá)到最大應(yīng)變；應(yīng)力線性增長速度，應(yīng)變增長速度以及最大應(yīng)變均隨著沖擊氣壓的增大而增大。