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随着我国岩土工程的迅猛发展及大量岩石动力学问题的涌现,使得岩石动力学理论与实验研究成为学者们广泛关注的热点。岩石为典型的各向异性介质,其抗拉性能远低于抗压性能,拉破坏为岩石破坏的主要模式。因此,研究高应变率下岩石的抗拉性能及损伤破裂机制,对于岩石动力学理论及其工程应用研究具有重要的学术价值。本文以煤系砂岩为研究对象,综合应用实验研究、理论分析等方法与手段,借助于先进的测试技术与设备,结合现代力学理论,对高应变率下煤系砂岩的抗拉性能及损伤破坏机理进行了系统研究,取得了如下创新性成果:(1)借助于分离式霍普金森拉杆(SHTB)试验系统,结合专用的粘结技术实现了高应变率下岩石试样的直接拉伸试验,得到了煤系砂岩抗拉力学性能及宏观破坏特征等随应变率的变化规律,并定量地给出了与单轴压缩试验和劈裂拉伸试验结果的差异性。研究表明:煤系砂岩的抗拉强度、动态弹模、峰值应变等均随着应变率的增加而增大;随试样长径比的增加而降低;破断特征主要为沿岩样横截面的拉破坏。(2)借助于分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,进行了高应变率下煤系砂岩的劈裂拉伸试验,得到了煤系砂岩的劈裂拉伸抗拉强度及宏观破坏特征随应变率的变化规律。研究表明:劈裂拉伸强度随应变率的增加而提高,随试样长径比的增加而增大;与相同应变率下直接拉伸试验结果相比,劈裂拉伸强度偏安全,两者相差约20%。(3)依据煤系砂岩的含水性状况,研究了含水率对高应变率下煤系砂岩试样抗拉性能及破坏规律的影响,得到了煤系砂岩的单轴抗拉强度、宏观破坏及能量耗散特征随应变率的变化规律,揭示了含水率对高应变率下煤系砂岩破坏规律的影响机制。(4)借助于扫描电子显微镜(SEM)系统,分析给出了试样断口细观形貌特征、损伤破断模式、裂纹形核与扩展机制等随应变率的变化规律,有效地揭示了高应变率作用下煤系砂岩拉伸破断特征的微观机制。(5)依据岩石的损伤断裂理论,建立了基于高应变率下直接拉伸试验的煤系砂岩损伤演化方程及损伤本构模型,并由高应变率下煤系砂岩单轴拉伸应力-应变试验曲线给出了相应的模型参数识别结果。所建立的本构模型与试验结果具有较好的印证性。研究成果可为煤系岩层结构的动态破坏分析及工程设计提供重要参考。