邢灏喆，王明洋，范鹏贤，王德荣

（陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室，江苏 南京 210007）

岩石矿物粒径的大小决定着岩石的微观结构分布，对于岩石的宏观力学特性具有不可忽视的影响。砂岩是地壳浅层分布最广的岩石之一，作为一种多孔、渗透性强的岩石，其所处地层在增强型原油开采、二氧化碳贮存和增强型地热系统等地质工程选址中受到高度重视[1]。然而，对于地下工程而言，来自于外部的冲击、爆炸等动力荷载的威胁不可忽视。由于砂岩的矿物颗粒粒径为0.062 5～2 mm，为确保砂岩地层存放能源、废料的可靠性以及地质资源开采的可持续性，有必要就粒径效应对砂岩动态力学特性和裂纹发展的影响开展深入研究。

早在20 世纪60 年代，就有关于矿物粒径大小与岩石宏观静态力学性质之间关系的研究，其中一个普遍的结论是岩石的力学特性随着岩石平均颗粒粒径的增大而变弱。随后，学者们致力于找到描述粒径大小与岩石力学特性关系的退化方程，代表性的有：粒径加权平均值与最终失效强度之间的线性退化方程[2]、平方根倒数方程[3]和对数方程[4]等。

岩石在不同的应变率下会呈现不同的力学响应。微观测量研究表明，岩石的断裂特征也会受应变率影响，即随着应变率的提高，断裂面粗糙度下降，断裂模式从沿晶主导向穿晶断裂主导转变[5]。 因此，一些学者开展了关于砂岩粒径与应变率耦合效应对岩石力学特性影响的研究。……