铀储层“低渗透”问题是现阶段众多砂岩铀资源地浸开采过程中所面临的关键性难题,如何提高赋矿岩层的渗透性给铀资源安全高效开采提出了极具挑战性的研究课题。与常规的石油或煤层气的增渗效果不同,铀储层增渗效果要求尽可能达到均匀网络体系,使溶浸液在矿层中均布迁移,而不能产生具有显著几何尺寸的长大裂隙,以免出现溶浸夜的优势流。赋矿岩层的渗透性与其岩石的破坏状态及损伤程度密切相关,因此,本文以爆破增渗技术为背景,利用带有应变控制环的SHPB实验系统对灰砂岩进行不同条件下的动态冲击试验,分析研究了不同应变率以及不同应变条件下灰砂岩的破坏过程及破坏机理;结合波速测试实验和CT扫描实验分别从宏观和细观两方面分析研究了灰砂岩的损伤演化规律,得到了损伤变量与应变之间的关系;最后利用Ansys/Ls-Dyna软件对灰砂岩的破坏过程及损伤演化规律进行了数值模拟。主要研究内容及结论如下:(1)在ε=37.101～79.910 s-1的动态冲击过程中,灰砂岩的应力-应变曲线主要分为两类,一类为未完全破坏状态下的应力-应变曲线,末端出现滞迴现象;另一类为完全破坏状态下的应力-应变曲线。但两类应力-应变曲线大致都分为五个阶段:微裂隙压密阶段、线弹性变形阶段、裂纹扩展阶段、稳定卸载阶段、快速卸载阶段。(2)应变率由37.101增加到79.910的过程中,灰砂岩的弹性模量E随着应变率的增加均维持在同一水平,其应变率效应表现不明显;峰值应力σc随着应变率呈二次函数增长,峰值应变εc随应变率呈S型函数增加,其均表现出了较为明显的应变率效应。灰砂岩整体破坏形式表现为由剪切破坏引起的非对称锥形破坏,随着应变率的增加锥形部分逐渐减少直到消失,外围片状碎块破碎尺度逐渐减小,破碎区内细小碎块及粉末逐渐增多,灰砂岩的主要破坏形式由小应变率下的剪切破坏转变为较高应变率下的剪切-张拉混合破坏。(3)在控制应变动态冲击作用下灰砂岩试样整体破坏形式同样呈显非对称锥形破坏,破坏过程表现为破坏初期破碎区域主要集中在岩石外围,岩石破坏形状表现片状破坏,随着冲击应变的增加,破碎区由外围向内部逐渐扩展,体积逐渐增加,岩石破坏状态表现为大片状碎片减小,较小条状碎块及粉末状逐渐增多,最终一端的锥形消失。(4)宏观和细观损伤演化规律研究均表明,损伤随应变呈指数型增长,利用数据拟合分别得到了宏观损伤变量和细观损伤变量与应变之间的定量关系式;宏观损伤变量和细观损伤变量虽然在表征岩石破坏程度上有所差异,但是随着应变的增加其变化趋势却较为一致,灰砂岩的损伤随着应变的增加并不是简单的线性增加,而是应变增加积累到应变损伤阈值时损伤程度突然增加,应变损伤阈值εt=0.008 3。(5)数值模拟结果直观的展现了灰砂岩在动态冲击作用下的破碎过程,基于裂纹密度损伤定义法,得到了损伤变量随应变的演化规律与实验结果相符度较好,再次证明了灰砂岩的损伤变量随着应变的增加存在明显的应变损伤阈值,模拟中应变损伤阈值为εt=0.007 45。