1 试验设备和试样制备

采用自行研制的基于SHPB 装置的岩石动静组合加载试验系统。该装置的冲头、入射杆、透射杆和吸收杆均为高强度40Cr 合金钢，其弹性极限达800 MPa，纵波波速为5 400 m/s，密度为7.81 g/cm3，即其波阻抗的大小为4.2×107 MPa/s；直径为50 mm，入射杆、透射杆和缓冲杆长度分别为2 000 mm、1 500 mm 和500 mm，发射腔内采用异型冲头以消除振荡，实现半正弦波加载，以达到恒应变率加载的目的。

由于砂岩完整性和均匀性相对较好，许多冲击试验研究中选用其制备试样，本文的岩石试件的岩性也为均质砂岩。根据常规力学性能测试要求制作试件。试件加工成直径为50 mm、长径比为1 的圆柱体。并对试件的两端进行仔细研磨，上下表面平行度在0.05 mm 以内，表面平面度在0.02 mm 以内，试样基本尺寸和加工精度均符合岩石力学试验标准。

2 声波测试设备及方法

为了检验利用波阻抗定义损伤的可靠性，进行了0 轴压0 围压的循环冲击试验，在每次冲击前后分别测试岩石的纵波波速，以此与利用波阻抗得到的损伤结果相比较。声波测试设备为CE9201 岩土工程质量检测仪。试验前分别在岩石试件两横截面上画出一个同心圆、半径与声波探头的半径相等，以最大限度保证每次声波测试时发射探头和接受探头都是正对探测，且保证每次测试的位置不变，在测试时，发射和接受探头表面要均匀涂抹一层黄油。每冲击一次，按照上述方法进行多次声波测试，取其中最小值作为本次冲击后的波速值。

在每冲击一次的前后，分别测试岩石的纵波波速。试验时气压保持恒定，冲头在气室的位置也保持恒定，最大限度地保证子弹以相同的动能撞击入射杆，保证每次的入射能大小相同。循环冲击入射能的大小为岩石临界破坏时入射能的75%。

3 试验结果

随着循环次数的增加，试件1 和2 的波阻抗和纵波波速值的大小都出现下降趋势。波阻抗和声波波速定义的损伤变量的变化趋势非常接近，在前两次循环冲击过程中，损伤程度急剧上升，拟合曲线斜率较大，中间的几次冲击引起的损伤变化平缓，而最后2 次冲击间的损伤变化量又较大，即损伤变量与冲击次数曲线的斜率整体上表现为：急剧倾斜－相对平缓－急剧倾斜的变化形式。

另外，波阻抗反映的损伤变量比波速求得的损伤变量大，这是因为波阻抗是由岩石密度和声波波速乘积而得，在相同损伤程度下， 岩石密度的变化量相对声波波速小。