1. 试验过程及结果
岩石动态损伤实验在西南交通大学高压物理实验室的57 mm 口径一级轻气炮上进行。
（1）实验的材料参数[1]。
4 次冲击实验的材料参数见表16-1。
（2）实验结果。
① 冲击压力测试结果。
冲击作用下护层及岩石试件中的部分压力实测波形如图16-3、图16-4 所示，测试数据见表16-2。
② 试件冲击损伤后的声波测试结果。
直接冲击试验和加护层的冲击试验后对岩石试件的声波测试波形如图16-5 所示。声波测试数据列于表16-2。
图16-2 岩石动态损伤机理研究框架
表16-1 轻气炮试验参数
图16-3 第一炮第一个压力计曲线图
图16-4 实验3 的三个测点的压力波形图
图16-5 声波波形曲线
表16-2 轻气炮试验参数
2. 试验结果分析
试验结果表明：当飞片以176 m/s 的速度直接撞击砂岩试件时，在岩石的表面产生了1.578 GPa 的压力。当飞片以178 m/s 的速度冲击加有PVC-U 塑料护层的砂岩试件时，在第一层的塑料板中产生0.903 GPa 的压力，在砂岩表面产生了0.509 GPa 的压力。在岩石试件中的第1 与第2 层之间产生了0.332 GPa 的压力。对比在相同（相近）速度的冲击下，有护层的岩石表面和无护层的岩石表面产生的压力，从1.578 GPa 下降到了0.509 GPa，降低了67.7%，说明PVC-U 塑料板对岩石试件在冲击撞击下有很好的保护作用。
用声波降低率来评价无护层和有护层岩石试件的损伤破坏程度。研究表明，声波降低越多，岩石损伤破坏越厉害。从表16-2 中可以看到，当没有护层的时候，冲击前后声波降低了36.67%；当有护层的时候，冲击前后声波速度只降低了13.48%，只是无保护条件下的近1/3。由此可以看出PVC-U 塑料管对岩石在冲击撞击下有很好的保护作用。
3. 直接冲击试验岩石试件具有分区损伤特性(www.xing528.com)
对岩石试件（φ 60×6 mm）的直接冲击轻气炮实验及实验后试件的声波测试、剖切观测结果分析发现，受冲击后的岩石试件的损伤存在头部核心区、环状裂隙区、中部损伤区、尾部破坏区的分区特性：
（1）头部核心区。该区承受飞片的直接撞击作用，岩石受三向压力作用，损伤较小。
（2）环状裂隙区。近似环形，位于核心区外围，该区岩石受环向拉伸破坏，存在明显的环状裂隙。
（3）中部损伤区。该区破坏程度低于环状裂隙区。
（4）底部破坏区。该区受冲击波的反向拉伸破坏，破坏程度比中部严重。
头部核心区和环状裂隙区的交界处存在圆弧形的剪切破坏带。分区区域如图16-6 所示。实验后的试件剖切结果见表16-3。
图16-6 岩石试件冲击破坏的分区特性
表16-3 实验后试件的损伤情况
续表
拉应力和剪应力对岩石的冲击损伤起主导作用，自由面条件是试件具有上述损伤特征的决定因素。在进行岩体开挖爆破时，为了使爆破裂隙沿预定方向开裂并发展，应设法使该方向产生拉应力和剪应力集中，并使需要爆破的部分应力加强，需要保留部分岩体的应力降低。
4. 保护层对岩石动态损伤的防护作用
对于砂岩、花岗岩和大理岩，测试得出不同保护层厚度的压力及相对无保护层时的压力降低率见表16-4。保护层厚度与压力关系如图16-7 所示。
表16-4 不同厚度保护层时的压力及压力降低率
图16-7 保护层厚度与压力大小关系
对不同厚度保护层时的压力值进行回归分析，如图 16-8 所示，两者呈线性关系：y=-0.21x +1.51，其相关系数为-0.96。对不同厚度保护层对应的压力降低率进行回归分析，其关系式为：y=-15.07 x-6.45，其相关系数为-0.91，如图16-9 所示。
图16-8 保护层厚度与压力关系曲线
图16-9 保护层厚度与压力降低率关系曲线
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