煤系地层泥岩是常见的沉积岩层，大多松散软弱，胶结差、强度低，对应力、湿度、温度、地下水等环境因素极为敏感，特别是应力条件变化时，泥岩的力学性质与内部结构会发生明显变化[1]。在煤矿巷道爆破掘进中，岩石受到爆炸冲击载荷作用，经常造成过度破碎[2]，机械破岩和采矿地压冲击作用等也都会对岩石施加动载荷[3]，使泥岩扰动范围增大，承载能力降低，遇水时容易发生冒顶[4]。国内外学者对于煤矿泥岩的物理力学特性及破坏规律进行了研究，彭苏萍等[5]研究发现，沉积岩石物性参数(密度、纵波波速等)之间具有很好的相关性;孟召平等[6]对煤系岩石声波速度测试发现，随着岩石密度增大，声波波速也在增大;高春艳等[7]采用分级加载对朱集煤矿深井泥岩进行单轴弹黏塑性流变试验，发现随着应力值的增大，流变量越大;徐宝田等[8]通过三轴试验将泥岩的应力-应变关系分为裂隙闭合、弹性变形、裂隙扩张和塑性变形4个阶段;赵光明等[9]对软岩砂质泥岩进行分析，引入适合软岩材料的黏弹塑性统计损伤模型;解北京等[10]对层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学性能进行了分析。岩石变形破坏过程是一个开放系统的不可逆变化过程[11]，岩石在变形破坏过程始终不断地与外界交换着物质和能量，实质在于，弥散在岩石内部的微细缺陷从无序到有序发展，最终形成宏观裂纹，而从微观损伤发展到宏观破碎的过程就是能量耗散的过程。对于冲击荷载作用下煤矿岩石能量耗散，平琦[12]、曹丽丽[13]等对动载作用下煤系砂岩试件压缩、拉伸破坏能量耗散进行研究;刘晓辉等[14]对煤岩动态冲击试验进行了能量分析;但很少涉及煤矿泥岩能量耗散方面的研究。
为研究煤矿泥岩在爆破动载作用下的破碎能耗规律，以淮南矿区巷道煤矿泥岩为研究对象，采用直径50 mm分离式Hopkinson压杆试验装置(SHPB)开展不同冲击气压下泥岩冲击试验，研究在冲击荷载作用下泥岩的动态力学性能和破裂破碎特征，分析能量耗散规律，探讨煤矿泥岩破碎耗散差异与泥岩物性之间的关系，从能量观点描述煤矿泥岩变形破坏规律，为巷道爆破掘进施工和支护提供有益的理论支撑。
1 SHPB理论基础与试件制备
1.1 能量耗散计算原理
采用安徽理工大学φ50 mm变截面SHPB试验系统对泥岩试件进行单轴冲击压缩试验。通过选用0.25,0.30，0.40 MPa三种驱动气压实现对泥岩试件加载不同入射能的冲击波。试验装置如图1所示。
图1 SHPB 装置示意
Fig.1 SHPB device indication
其中，撞击杆长度为0.60 m，直径为37 mm，入射杆和透射杆长度分别为2.40 m和1.20 m，直径为50 mm。杆件材料均为合金钢，密度为7.8 g/cm3，弹性模量为210 GPa，纵波波速为5 190 m/s。采用三波法处理试验数据[15]，在SHPB试验中，从开始加载到最后卸载的过程，试件所受到入射能Wi、透射能Wt和反射能Wr可按下式计算[16]:
(1)
(2)
(3)
式中，A为杆件横截面积，m2;E为杆件材料的弹性模量;C0为杆中纵波波速，m/s;εi(t)，εr(t),εt(t)分别为压杆上t时刻入射波、反射波和透射波的应变。
忽略加载过程中入射杆与试件以及试件与透射杆的接触面之间摩擦力所消耗的能量，冲击作用下试件破坏所吸收的能量Ws为
Ws(t)=Wi(t)-[Wr(t)+Wt(t)]
(4)
SHPB试验中，由于试件尺寸差异，使得数据处理结果离散性较大，为尽可能的减少试件尺寸差异带来的误差，引入单位体积岩石吸收破碎耗能:
(5)
式中，wd 为岩石试件破碎耗能密度;Vs为试件体积。
1.2 试样成分与制备
从煤矿施工巷道选取完整性较好的泥岩，通过钻取、切割、打磨成形。为满足SHPB一维应力波传播特性，同时为减少试样的端部摩擦和惯性效应，试件长径比一般控制在0.5左右[17]，试件尺寸为φ50 mm×25 mm，试件两端表面不平行度在0.05 mm 以内，端面平整度在0.02 mm以内，部分试件如图2所示。试验前，试件两端面涂抹凡士林，减少与杆端面的摩擦阻力;试验时，试件与压杆同轴。
图2 泥岩部分试件
Fig.2 Mudstone part specimen
泥岩的成岩过程比较复杂，虽经成岩作用，但其组分、化学成分和颗粒成分等与一般的黏土类相似，力学强度低，物理性能指标差。
采用荷兰生产的Panalytical Axios测试仪进行泥岩的X射线荧光光谱(XRF)化学主要成分定量测试，具体步骤如下:从加工好的泥岩试件中随机选取3块放到烘箱烘干;将烘干后的试件研磨成粉，并过300目筛子，从过筛后粉末中量取4 g压制成圆片;打开测试仪器主机顶盖，将已经压好片的样品放入样品腔;确认样品腔内样品放好后，关闭主机盖子并等待10 s后进行测量。分析结果见表1。
表1 泥岩XRF成分定量分析结果
Table 1 Chemical composition analysis results of mudstone
化学式Na2OMgOAl2O3SiO2K2OTiO2Fe2O3ωB/%1.2001.94320.38356.6163.9891.41912.328
图3 泥岩XRD衍射图
Fig.3 Mudstone XRD diffraction pattern
同时，对泥岩的静态物理力学性能进行了测试，测试结果见表2。
从过筛岩石粉末中称取0.2 g泥岩粉末样品，采用日本理学生产的SmartLab(3 kW)测试仪器进行X射线衍射。选择角度范围为5°～90°，管电压40 kV，管电流30 mA。XRD测试结果如图3所示。
表2 泥岩静态物理力学性能
Table 2 Static physical and mechanical properties of mudstone
密度/(g·cm-3)纵波波速/(m·s-1)抗压强度/MPa抗拉强度/MPa泊松比ν2.572 17628.962.160.23
2 SHPB冲击试验结果分析
2.1 泥岩受力分析与应力平衡检验
在进行SHPB试验时，泥岩试件被放置在入射杆与透射杆之间，如图1所示;假设泥岩试件为理想的短圆柱体，岩石在变形时横截面保持为平面，沿截面只有均匀分布的轴向应力，规定应力波传播方向即向右为正，则在加载过程中某时刻t，试件中某微元段受力模型可以简化如图4所示[18]。
图4 试件微元段受力模型
Fig.4 Stress model of specimen element
设均质圆柱试件在轴向应力σX(X,t)作用下，其轴向应变为
(6)
由于材料的泊松效应，试件必定同时有垂直于轴向的变形
(7)
式中，uX，uY，uZ分别为位移在X轴、Y轴、Z轴方向的分量。
由于εX只是X和t的函数而与Y，Z无关。对式(7)积分可得垂直于轴向的位移为
(8)
由此可得垂直于轴向运动的质点速度vY，vZ和质点加速度aY，aZ分别为
(9)
(10)
由式(9)，(10)可得单位体积垂直于轴向的动能为
(11)
式中，A0为试件初始截面积;rg为截面对X轴的回转半径，且
由图4可以看出，一对静力平衡的力A0σ和一非静平衡的力
作用于试件微元段上。从能量方面考虑，非静力平衡所做的功转化为微元体的轴向动能，静力平衡力所做的功转化为微元体应变增加能和垂直于轴向方向的动能，由于泥岩试件被夹持在入射杆和透射杆之间，轴向动能将逐步地传递给弹性杆而最终被耗散掉，不会对岩石破碎产生影响。但当微元体累积的应变能增加时，会导致试件裂纹的扩展和聚合，耗散于岩石的破碎行为中，转变为岩石的损伤破碎能和碎片动能等其它形式能。对单位时间、单位体积可得
(12)
化简得
(13)
若岩石在加载过程中应变率变化不大，则式(13)中与垂直于轴向方向的动能相关的第2项可以忽略。因此，在分析SHPB冲击试验中岩石破裂特征时，当应变率恒定，岩石试件两端所受的力为一对平衡力。图5为泥岩试件典型应力平衡检验曲线，通过对应力平衡检验即试件与入射杆接触面、试件与透射杆接触面的应力对比进行校验，试件所受应力基本符合应力平衡假定;表明泥岩试件的加工与放置满足SHPB的一维应力波假设、端部摩擦与惯性效应要求[19]。
图5 泥岩试件应力平衡检验
Fig.5 Test of stress balance of mudstone specimens
图5所示应力正值是压应力，负值是拉应力。反射应力波在前段主要以负值为主即拉伸波为主，在尾部出现正值，主要是因为泥岩试样未完全破坏，一部分体积较大的泥岩碎块储存了一定的应变能，当入射波衰减时，泥岩中储存的应变能逐步释放并传递至杆中，即发生微量的回弹，出现少部分正值。
2.2 泥岩试件破坏形态及细观机理分析
不同冲击气压时试件典型破坏形态如图6所示。
图6 不同冲击气压下试件的破碎形态
Fig.6 Fractured morphology of specimen under different impact pressure
随着冲击气压的增大，试件破碎的程度越来越高，裂纹宽度越来越大。在0.25 MPa冲击气压状态下具有很明显沿试件的环向裂纹，轴向裂纹较少且试件破碎碎快较大;在0.3 MPa冲击气压状态下，试件破坏沿轴向裂纹分布较明显，裂纹一般从试件表面扩展至试件环向裂纹处;在0.4 MPa冲击气压状态下，试件轴向贯穿裂纹增多，轴向裂纹与环向裂纹宽度增大。
冲击荷载作用下泥岩的损伤和破坏在瞬间完成，目前关于SHPB单轴压缩作用下，岩石的破坏形态主要有以下几个观点:单仁亮[20]利用 SHPB 装置对大理岩和花岗岩做了大量的冲击试验，总结出岩石的冲击破坏主要有压剪破坏、拉应力破坏、张应变破坏和卸载破坏，认为岩石的破坏总是有两种或两种以上的破坏形式同时发生;赵光明等[21]通过砂岩、混凝土冲击试验，结合数值模拟提出岩石破坏有张应变破坏、轴向劈裂拉伸破坏、压碎破坏3种破坏模式;李晓峰等[22]通过对砂岩、石灰岩、白云岩进行数值模拟，认为岩石材料的破坏形态主要有完整型、劈裂性和粉碎性。
观察图6中试件轴向与环向的破坏形态可以发现，泥岩试件破坏不是哪一种形式的破坏，而是以轴向劈裂拉伸破坏和压剪破坏为主，也存在卸载破坏。
从岩石细观结构出发，通过对细观结构变化的物理与力学过程的分析来研究岩石的损伤及其演化，能够很好地揭示岩石损伤破坏机理和规律[23]。为了揭示泥岩动态破碎破裂与泥岩构成主要化学成分与细观结构之间的关系，采用放大1 000倍的拜斯特电子数码显微镜对的泥岩试件表面、断口进行放大观察。按如图7所示对典型试件破碎碎块进行标号，依次对各断口进行放大观察，观察结果如图8所示。
图7 试件破碎形态及标号
Fig.7 Labelling map of fractured specimen
由表1可知，试件的主要化学成分主要为SiO2，其次为Al2O3，Fe2O3含量也较高;文献[1]研究表明，泥岩主要由石英、高岭石、蒙脱石等黏土矿物与沉积碎屑岩构成，存在大量空隙缺陷(如空穴，位错，微裂隙等)如图8(a)所示。细观裂纹的发展，与细观构造边界的状态、元素内部或边界应力不均匀分布有关，不同尺度的、构造不均匀元素的细观体积中不均匀变形的发展，形成不均匀应力场。在冲击荷载作用下，这些缺陷的动力学过程加剧，形成损伤，如图8(b)所示，存在界面滑动与摩擦，在应力波的持续作用下，大量的微损伤和微观不均匀处在试件内部进行复杂的演化，产生大量的微裂纹并发展。内部构造缺陷发展，会在颗粒内部结构、沿颗粒间裂缝和沿晶粒界产生裂缝如图8(d)所示，在构造边界碎片分层、夹杂物中也会产生裂纹如图8(c)所示。
图8 试件细观断口形态
Fig.8 Meso fracture morphology of specimens
结合一维杆中应力波传播规律、试件受力状态及结构示意图，分析试件破坏形态中环向裂纹及轴向裂纹的产生的原因，泥岩有较强的黏塑性，物理软化性高，结构强度低，受冲击动载作用时，微结构易变化，颗粒会从自由状态分布转变为受力方向定向分布[1]。当试件在单轴冲击压缩时，应力波到达入射杆与试件接触面后，先作用于试件表面，随着应力波在泥岩内部的传播，试件内部各处有效应力达到应力均匀，内部不同部位的微缺陷被同时激活并发展，产生少量的裂纹，随着应力的进一步增加，在初始裂纹缺陷和简单应力状态下，试件沿轴向受力方向，微缺陷发展产生裂隙，裂纹沿着平行于压应力方向起裂，贯通试件的两端面，产生轴向劈裂拉伸破坏，其实质为宏观裂纹独立成形并发展，未出现裂纹间的相互交叉。对于复杂应变状态，试件激活微裂纹数目增多，宏观裂纹的相互影响作用增强，出现明显的裂纹交叉，同时冲击过程泥岩储存了一定的应变能，当入射应力波完全穿过泥岩试件以后，泥岩试件储存的应变能得以释放，泥岩抗拉强度本身不高，释放的应变能促进交叉裂纹的继续发展贯通，从而产生破坏形态如图6所示的环向裂纹和轴向裂纹。
2.3 泥岩试件动态应力应变曲线
不同冲击气压下试件典型的应力应变曲线如图9所示。
图9 不同冲击气压下泥岩试件的应力时程曲线
Fig.9 Different pressure test mudstone stress wave curves
从图9中可得，随着冲击气压的增大，泥岩试件动强度增大，应变值变大，塑性增强。泥岩动态应力应变关系可分为弹性阶段、裂隙扩张阶段、塑性变形阶段和破坏阶段。弹性阶段应力随着应变的增加呈线性增长，达到弹性极限应力以后，试件内部微裂纹扩张，随后进入显著的塑性变形阶段，同时伴随着动态强度缓慢增加，当达到屈服应力以后，试件的应变微小增加，但应力急剧下降，试件全面破坏，相比文献[8]三轴应力应变特性，缺少初始裂隙闭合阶段，主要是初始阶段试件所受应变率较高，试件内部的微裂纹还未被闭合，直接进入弹性阶段，从图中发现在该阶段，泥岩的应变变化不大，但应力峰值增加，表明岩石的动弹性模量增加。
为了更全面分析泥岩冲击破坏破裂特性，对泥岩试件能量耗散进行分析，计算得到不同冲击气压时入射能、吸收能、透射能等结果见表3。
3 能量耗散分析
3.1 典型泥岩冲击各能量时程曲线
试件典型能量时程曲线如图10所示。
表3 泥岩动态冲击能量计算结果
Table 3 Results of dynamic impact energy calculation
编号冲击气压/MPa尺寸(平均值)/mm直径高度波阻抗/(105g·(cm2·s)-1)入射能/J透射能/J反射能/J吸收能/J耗能密度/(J·cm-3)平均应变率/s-1动态抗压强度/MPa峰值应变20.2549.8326.194.9154.9428.147.6419.160.3754557.500.009 9110.2549.9526.115.5952.5326.1912.9313.440.2624756.650.011 1170.2550.0524.085.7650.5323.177.7719.590.4144252.500.011 780.3049.6425.564.4060.3730.019.8820.480.4145355.320.013 8120.3050.0525.304.5568.1936.707.9623.530.4736262.300.010 3180.3049.8826.765.1661.8033.707.1021.000.4046062.130.009 8100.4050.0426.065.49103.1542.4317.6443.090.8417164.340.015 0230.4049.9726.654.2996.3538.5714.5043.240.8286667.690.016 0270.4049.7425.785.30105.5140.2016.5948.720.9737063.570.021 2
注:鉴于冲击试验的离散型，每组选取3个比较接近的试验数据。
图10 试件能量时程曲线
Fig.10 Energy time curves of the specimen
由图10中可知，各类能量随着作用时间增长而增长，开始阶段能量增长近似相同;50 μs以后，吸收能的增长斜率与透射能相同，比反射能增长要快;在200～250 μs，吸收能增长斜率超过了透射能。结合图6所示泥岩的破碎形态，从吸收能的角度将泥岩试件破坏吸能过程分为3个阶段:
(1)第1阶段:0～50 μs内，应力波处于上升沿，泥岩试件处于弹性压缩变形阶段，岩石吸收的能量以弹性能的方式储存。
(2)第2阶段:50～200 μs时，试件的吸收能与透射能随时间呈线性增长，增长速率大于反射能。由于试件与压杆波阻抗不匹配，试件入射端面产生反射能，后应力波透过试件在透射杆、试件、入射杆来回传播，各能量得到补充，由于应力波强度大于泥岩极限抗压强度，试件内部会产生损伤演化和积累，泥岩内部的原生微裂纹扩展，同时产生大量新的微裂纹，吸收能表现出继续增加。
(3)第3阶段:200～250 μs，吸收能增长斜率变大，该阶段泥岩内部的原生裂纹和新生裂纹快速扩展，贯通，产生轴向劈裂拉伸破坏，裂纹相互影响作用增强，出现交叉，同时试件储存的应变能释放，也进一步促进环向裂纹的发展，最终各个能量趋于一个稳定值。
3.2 透射能、反射能和吸收能与入射能关系
将表3中不同冲击气压时入射能、吸收能、透射能进行拟合，得到各能量之间关系如图11所示。
图11 透、反、吸收能与入射能关系曲线
Fig.11 Curves of different energy with incident energy
由图11(a)所示，当入射能较小时，透射能随着入射能的增加而增大，当入射能较大时，随着入射能的增加，透射能增量的相对值随之减小。对于较低的入射能，泥岩处于弹性变形阶段，随着入射能的增加，泥岩处于塑性阶段，内部原生微裂纹扩展，新微裂纹产生，减弱了透射波的传播。对于入射应力很大的状态，会使泥岩的产生过度粉碎破坏，从而导致，入射能只能在初始的平衡应力状态下向透射杆传递透射能，一旦泥岩粉碎，透射能的传递也就停止，泥岩的最大透射能趋于一个定值。
图11(b)表明，当入射能较小时，反射能随入射能的增加缓慢增加，当入射能超过70 J时，反射能增加较快，透射能趋于稳定，反射能与透射能之和是入射能的0.5倍以上，说明冲击入射能近一半以上能量以杆件弹性能波的形式耗散;由图11(c)可知，试件吸收能随着入射能增加，呈线性增加，吸收能占入射能比例小于0.5，也表明冲击入射能近一半以上能量以杆件弹性波的形式耗散。
3.3 透射能、反射能和吸收能与峰值应变的关系
图12 透、反、吸收能与试件峰值应变的关系
Fig.12 Relationship between energy and peak strain of specimens
能量的传递与泥岩试件的变形有关，为了更全面的描述泥岩能量传递的规律，对透射能、反射能和吸收能与试件峰值应变关系进行研究，能量与试件峰值应变的关系如图12所示。从图12可知，随着峰值应变的增加，吸收能、反射能和透射能都呈增加趋势，吸收能的增张趋势最快;对于泥岩试件，变形越大，泥岩试件裂隙发展越全面，需要破坏的泥岩原结构越多，其所吸收的能量越大，对于透、反射能来说，应变峰值大，试件被压缩破坏严重，试件原波阻抗越小，入射应力波在试件表面的反射系数越大，透射系数越小，反射能增量提高，透射能增值减小。
3.4 泥岩耗能表征与入射能的关系
引入式(6)试件破碎耗能密度表征试件吸能规律，但对煤系岩石声波速度测试发现，随着岩石密度增大，声波波速也在增大，密度能够反映出材料空隙、密实程度，泥岩试件密度整体相近，但具体到每个试件上却不相同，试件质量是试件尺寸与密度的集合，为了更好的分析材料的耗能的规律，引入单位质量岩石吸收破碎耗能，定义单位质量破碎耗能:
(14)
式中，md 为岩石试件单位质量破碎耗能，J/g;Ws为试件吸收能，J;Ms为试件质量，g。
试件的波阻抗与能量传递效率有着密切关系[28]，岩石波阻抗的大小可以反映出岩石的密实程度，同时也直接影响岩石能量的传递，定义吸收阻抗比能:
(15)
式中,Zw岩石试件吸收阻抗比能，10-6J·cm2·s/g;ρ为试件密度，g/cm3;Cs为试件纵波波速，m/s。
试件的吸收能随着入射能的增加呈线性增加，为了描述泥岩试件吸收能耗规律与入射能之间的关系，做出耗能表征与入射能的关系曲线如图13所示，式(16)为拟合关系式。
(16)
图13 耗能表征与入射能的关系
Fig.13 Relationship between consumption and incident energy
式(16)表明泥岩试件单位体积耗能密度wd，单位质量耗能md和吸收阻抗比能Zw三者与入射能都有较好的线性关系，R2(wd)=0.948>R2(md)=0.936>R2(Zw)=0.883。单位质量耗能引入了密度，吸收阻抗比能引入了波阻抗，3者最小线性相关系数R2=0.883，表明3者都能较好的描述泥岩试件吸收能随入射能的变化，相比单位体积耗能密度和单位质量耗能，考虑波阻抗物性的吸收阻抗比能Zw，更能真实的反应泥岩吸能情况。
3.5 耗能表征与峰值应变之间的关系
泥岩试件耗能密度、单位质量耗能和吸收阻抗比能随峰值应变变化规律如图14所示。随平均应变率变化规律如图15所示。
图14 耗能与峰值应变的关系
Fig.14 Relationship between energy consumption and strain peak
图15 耗能与平均应变率的关系
Fig.15 Relationship between energy consumption and average strain rate
由图14可以看出，试件峰值应变越高，耗能密度、单位质量耗能和吸收阻抗比能越高，耗能密度与吸收阻抗比能针对试件单位体积体而言，单位质量耗能密度针对的是单位质量试件，由于泥岩密度大于1，相比而言，单位质量比单位体积描述更全面，泥岩试件峰值应变越大，破碎岩石微观结构所需要的能量越大，3者与峰值应变呈近线性关系。
(17)
从图15可知，随着应变率的增加，泥岩试件吸收能、耗能密度、单位质量耗能和吸收阻抗比能均表现出二次函数关系，但随着引入试件密度、波阻抗等试件物理参数的增加，拟合曲线相关系数减少。在试验中，试件的物理性质会随着时间发生变化，采用初始值来表述，会有一定的误差。但整体仍可以较好描述试件所受应变率变化规律，在应变率较低时，泥岩主要以内部缺陷发育、扩展为主的吸收耗能;当应变率的增加，试件吸收能增加会使泥岩内部产生新的微裂纹并扩展;当应变率较高时，泥岩原始微裂纹与新生裂纹相互影响，发生扩展贯通破坏，在应力持续作用下试件裂纹相互影响增强出现交叉发展，发生轴向劈裂拉伸破坏与压减等破坏。
4 结 论
(1)在设定的试验下，泥岩试件在应力波来回透反射作用下，以轴向劈裂拉伸破坏和压剪破坏为主。
(2)泥岩试件吸收能、透射能和反射能均表现出随入射能的增加而增长，分别呈线性、对数、二次函数增长。
(3)泥岩试件单位体积耗能密度、单位质量耗能和吸收阻抗比能随着入射能增加呈线性增长，随应变率增加呈二次函数增长。
[1] 孟召平，彭苏萍.煤系泥岩组分特征及其对岩石力学性质的影响[J].煤田地质与勘探，2004，2(2):14-16.
MENG Zhaoping，PENG Suping.Mudstone composition of coal measures and its influenceon the mechanical properties[J].Coal Geology & Exploration,2004,2(2):14-16.
[2] 戴俊.岩石动力学特性与爆破理论(2版)[M].北京:冶金工业出版社，2013:70-104.
[3] 姜耀东，潘一山，姜福兴，等.我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J].煤炭学报，2014，39(2):205-213.
JIANG Yaodong,PAN Yishan,JIANG Fuxing,et al.State of the art review on mechanism and prevention of coal bumps in China[J].Journal of China Coal Society,2014，39(2):205-213.
[4] 李学华，梁顺，姚强岭，等.泥岩顶板巷道围岩裂隙演化规律与冒顶机理分析[J].煤炭学报，2011，36(6):903-908.
LI Xuehua,LIANG Sun,YAO Qiangling,et al.Dynamic shock test of coal and rock under different strain rates[J].Journal of China Coal Society,2011,36(6):903-908.
[5] 彭苏萍，高云峰，彭晓波，等.淮南煤田含煤地层岩石物性参数研究[J].煤炭学报，2004，29(2):177-181.
PENG Suping,GAO Yunfeng,PENG Xiaobo,et al.Study on the rock physic parameters of coal bearing strata in Huainan coalfield[J].Journal of China Coal Society,2004,29(2):177-181.
[6] 孟召平，刘常青，贺小黑，等.煤系岩石声波速度及其影响因素实验分析[J].采矿与安全工程学报，2008，25(4):389-393.
MENG Zhaoping,LIU Changqing,HE Xiaohei,et al.Mechanical properties of soft rock under dynamic uniaxial compression[J].Journal of Mining & Safety Engineering,2008,25(4):389-393.
[7] 高春艳，高全臣，江斌，等.朱集煤矿泥岩的流变试验与本构模型研究[J].长江科学院院报，2015，32(5):76-81.
GAO Chunyan，GAO Quanchen，JIANG Bin,et al.Rheological test and constitutive model ofmudstone of Zhuji coal Mine[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute,2015,32(5):76-81.
[8] 许宝田，阎长虹，许宏发.三轴试验泥岩应力-应变特性分析[J].岩土工程学报，2004，26(6):863-865.
XU Baotian,YAN Changhong,XU Hongfa.Triaxial tests on stress-strain of mud stone[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2004,26(6):863-865.
[9] 赵光明，谢理想，孟祥瑞.软岩的动态力学本构模型[J].爆炸与冲击，2013，33(2):126-132.
ZHAO Guangming,XIE Lixiang,MENG Xiangrui.Dynamic mechanical constitutive model of soft rock[J].Explosion and Shock Waves,2013,33(2):126-132.
[10] 解北京，王新艳，吕平洋.层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学特性实验[J].振动与冲击，2017，36(21):117-124.
XIE Beijing,WANG Xinyan,LÜ Pingyang.Dynamic mechanical properties of bedding coal and rock impact damage SHPB testing[J].Journal of Vibration and Shock,2017,36(21):117-124.
[11] 谢和平，彭瑞东，鞠杨，等.岩石破坏的能量分析初探[J].岩石力学与工程学报，2005，24(15):2063-2068.
XIE Heping,PENG Ruidong,JU Yang,et al.On energy analysis of rock failure[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2005,24(15):2063-2068.
[12] 平琦，骆轩，马芹永，等.冲击载荷作用下砂岩试件破碎能耗特征[J].岩石力学与工程学报，2015，34(S2):4197-4203.
PING Qi,LUO Xuan,MA Qingyong,et al.Broken energy dissipayion characteristics of sandstone specimens under impact load[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2015,34(S2):4197-4203.
[13] 曹丽丽，浦海，李明，等.煤系砂岩动态拉伸破坏及能量耗散特征的试验研究[J].煤炭学报，2017，42(2):492-499.
CAO Lili,PU Hai,LI Ming,et al.Experimental research on the dynamic tensile fracture and the energy dissipation characteristics of coal-serial sandstone[J] Journal of China Coal Society,2017,42(2):492-499.
[14] 刘晓辉，张茹，刘建锋.不同应变率下煤岩冲击动力试验研究[J].煤炭学报，2012，37(9):1528-1534.
LIU Xiaohui,ZHANG Ru,LIU Jianfeng.Dynamic shock test of coal and rock under different strain rates[J].Journal of China Coal Society,2012,37(9):1528-1534.
[15] 宋力，胡时胜.SHPB数据处理中的二波法与三波法[J].爆炸与冲击，2005，25(4):368-373.
SONG Li,HU Shisheng.Two-wave and three-wave method in SHPB data processing[J].Explosion and Shock Waves,2005,25(4):368-373.
[16] 李夕兵.岩石动力学基础与应用[M].北京:科学出版社，2014.
[17] 陶俊林，陈裕泽，田常津，等.SHPB系统圆柱形试件的惯性效应分析[J].固体力学学报，2005，26(1):107-110.
TAO Junlin,CHEN Yuze,TIAN Changjin,et al.Analysis of the inertial effect of the cylindrical specimen in SHPB system[J].Acta Mechanica Solida Sinca,2005,26(1):107-110.
[18] 洪亮.冲击荷载下岩石强度及破碎能耗特征的尺寸效应研究[D].长沙:中南大学，2008.
HONG Liang.Size effect on strength and energy dissipation in fracture of rock under impact loads[D].Changsha:Center South University,2008.
[18] ZHOU Y X,XIA K,LI X B,et al.Suggested methods for determining the dynamic strength parameters and mode I fracture toughness of rock materials[J].Internation Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2012,49:105-112.
[20] 单仁亮.岩石冲击破坏力学模型及其随机性的研究[D].北京:中国矿业大学(北京)，1997.
SHAN Renliang.Research on the mechnical model and random properties of rock failure under impact loading[D].Beijing:China University of Mining and Technology(Beijing),1997.
[21] 赵光明，马文伟，孟祥瑞.动载作用下岩石类材料破坏模式及能量特性[J].岩土力学，2015，36(12):3598-3605.
ZHAO Guangming,MA Wenwei,MENG Xiangrui.Damage modes and energy characteristics of rock-like materials under dynamic load[J] Rock and Soil Mechanics,2015,36(12):3598-3605.
[22] 李晓锋，李海波，刘凯,等.冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究[J].岩石力学与工程学报，2017，36(10):2393-2405.
LI Xiaofeng，LI Haibo，LIU Kai,et al.Dynamic properties and fracture characteristics of rocks subject to impact loading[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2017,36(10):2393-2405.
[23] 张华.冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D].昆明:昆明理工大学，2009.
ZHANG Hua.Dynamic damage characteristics of rock under impact loading[D].Kunming:Kunming University of Science and Technology,2009.
