岩弹冲击破岩规律试验研究

刘 勇，郭鑫辉，魏建平，张宏图

(1. 河南理工大学 瓦斯地质与瓦斯治理国家重点实验室培育基地，河南 焦作 454003； 2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心，河南 焦作 454003)

煤炭是我国的主体能源，在未来相当时期内，煤炭作为主体能源的地位不会变。然而，在煤矿开采过程中采掘比例失调是阻碍煤矿产率提高的主要原因，煤矿巷道的快速掘进是保证矿井高产稳定的关键。在硬岩巷道掘进时截齿磨损是抑制快速掘进的主要因素[1-2]。随着煤炭开采逐渐向深部地层发展，地应力不断增大，这一问题将更为突出。减少钻具磨损、提高钻具使用寿命是突破该难题的关键[3-6]。

采用辅助技术对岩体预裂是提高钻具使用寿命有效方法之一。如Maurer等[7]利用地面增压器提高循环泥浆压力至68 MPa～105 MPa冲击破碎岩石辅助掘进，掘进速度提高了2倍～3倍。但系统能耗达到了11 200 kW，限制了该技术的应用。孙清德等[8]基于水力机械联合破岩试验，得出水力机械联合破岩效率优于单射流或单钻齿破岩，并认为不同破岩方式、射流相对于齿的位置、射流与齿间距和围压是影响联合破岩效率的关键。卢义玉等[9]对水射流辅助PDC刀具切割破碎岩石进行了力学分析，认为水射流布置在刀具后方，并偏离刀具铅垂中线面适当位置辅助刀具破岩时，刀具受力减少30%～50%，从而减少刀具磨损。可以看出，高压水射流辅助破岩能够提高破岩速率，降低钻具磨损。但水射流辅助破岩需要较高的压力(>100 MPa)[10]，系统能耗较高。同时过高的系统压力对设备可靠性和安全性提出更高的要求。

除高压水射流辅助破岩技术外，学者们[11-12]提出了激光、微波等辅助破岩新方法。李美艳等[13]采用高能激光束破岩，研究花岗岩和砂岩激光破坏后形貌、物相及抗钻特性，提出高强度岩石的破碎机制为热应力破碎，强度较低的岩石主要是熔化和气化形成孔洞。戴俊等[14]采用微波破岩，研究岩石在微波作用下的强度变化，得到微波的热效应是裂化岩石强度的主要原因，岩石强度的衰减与微波作用时间和微波强度成正比。激光和微波均基于热应力辅助破岩，虽然能够降低硬岩强度，但高温也加剧了钻具的磨损。杨晓峰等[15]认为热应力是刀具磨损的关键，因此采用基于高温破岩的技术并不能有效解决该难题。不仅如此，激光和微波辅助破岩装置功率高，系统能耗较高，工程应用和推广难度较高[16]。

采用低压、低温破岩技术辅助机械掘进，是降低钻具磨损，提高钻具使用寿命和掘进效率的必由之路。粒子冲击破岩采用高速介质加速粒子[17-19]，使其具备高冲击动能，冲击岩石后，冲击应力波在岩石内传播并促使岩石原生裂隙扩展、促生新生裂隙，实现岩石的整体破碎。该技术被广泛应用于石油钻井射孔，如射孔弹和磨料水射流破岩技术[20-21]。基于粒子冲击破岩的思想，笔者提出低压空气驱动“岩石子弹”预裂岩体的辅助掘进技术，即在掘进过程中采用低压空气加速掘进面的废弃碎石，进而利用高速颗粒流的冲击动能辅助掘进。

为验证低压空气驱动下岩弹冲击破岩的可行性，笔者首先通过分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验，得出了冲击破坏过程中能量在岩石内部的传递和耗散规律，并构建了岩石破坏吸收能的理论计算模型；然后，基于构建的理论模型，结合低压空气驱动下岩弹冲击破岩试验，研究了不同气体压力、岩弹质量下的冲击破岩效果，并得到了低压空气驱动下岩弹冲击破岩规律。

1 试验系统及试样制备

岩石破坏是岩石吸收能量发生“灾变”，出现破裂或碎裂的过程。为研究低压空气驱动下岩弹冲击破岩的规律，需先得出岩弹向岩石传递能量的效率，即岩弹冲击时岩体破碎所吸收的能量。SHPB试验是目前测定冲击过程中岩石吸收能量的最有效技术手段。因此，本文首先采用SHPB试验获得了岩样破碎时的吸收能量，通过三维扫描仪获得了岩样破碎后新增表面积；基于测定的吸收能和新增表面积，构建了岩石破坏吸收能的理论模型。然后，在自主研发的岩弹冲击破岩试验系统上开展了岩弹冲击破岩试验，并结合高速摄像机及三维扫描仪分别获得了岩弹动能及破碎后岩样的新增表面积；最后，基于构建的岩石破坏吸收能的理论模型，分析了不同岩弹质量、不同气压条件下，岩弹冲击破碎岩石的能量演化规律。

1.1 试样制备及基本力学参数

为得出岩性对岩弹冲击破岩规律的影响，试验中选用了花岗岩和玄武岩两种岩样。花岗岩样取自陕西省宝鸡市某隧道，玄武岩样取自河南泌阳大顶山。其中，花岗岩体主要成分为微风化中粗粒黑白云母、长石、石英等，玄武岩样主要成分为辉石、石英等，岩体较完整且表面光滑，无明显缺陷。为了减少试验结果的离散性，并使冲击试验中惯性效应和端部摩擦效应影响达到最小，岩样取自同一块岩石且长径比控制在0.5左右[22-23]。利用取芯机，岩石切割机、双端面磨石机将岩样加工成Φ50 mm×25 mm的标准尺寸，如图1所示。制备不同试件两端面的不平整度不大于0.5 mm，试件的直径和高度误差不大于0.3 mm，最大限度的避免试样加工不平整造成的应力波形弥散和惯性效应。花岗岩样与玄武岩样的基本力学性质，如表1所示。更换不同直径取芯机钻具，采用相同方法在同一岩体上制备试验所需的“岩弹”，如图2所示。岩弹直径为10 mm，不同长度对应岩弹质量如表2所示，控制岩弹质量误差不大于0.1 g，避免质量误差对试验结果的影响。

图1 Φ50 mm×25 mm 岩石岩样Fig.1 Φ50 mm×25 mm rock sample

表1 花岗岩与玄武岩基本力学性质Tab.1 Basic mechanical properties of granite and basalt

图2 岩弹Fig.2 Rock bullet

表2 不同质量岩弹对应长度Tab.2 Corresponding length for different masses rock bullet

1.2 试验系统

1.2.1 SHPB试验系统

SHPB试验系统主要由高压储气室、子弹、入射杆、透射杆、吸收杆、信号采集系统组成，装置如图3所示。其中，入射杆长2.40 m、透射杆长1.20 m，均采用直径为50 mm的40Cr合金钢，密度为7 810 kg/m3，弹性模量为210 GPa，纵波传播速度为5 190 m/s；子弹选用能实现半正弦波加载的“纺锤型”冲头，长为0.36 m，与压杆为同种材料做成；采集系统由超动态应变仪、示波记录仪和计算机组成。SHPB装置是通过在入射杆及透射杆中部粘贴超应变片，采集压杆中入射应变、反射应变及透射应变的信号，进而利用一维弹性波理论计算试验系统中的入射能量、反射能量、透射能量，并得出试样吸收的能量。

图3 SHPB试验系统Fig.3 SHPB experimental system

1.2.2 岩弹冲击试验系统

自行研制的岩弹冲击破岩试验系统主要由压缩空气供给系统和岩弹冲击系统组成，如图4所示。空气压缩装置主要由空压机(40 MPa，2 m3/min)、高压储罐和控制组件组成。岩弹冲击系统由储气仓、活塞、电磁开关、岩弹冲击腔、复位装置和控制组件组成。在试验前将岩石试样垂直放置在冲击试验台上，并将进行校准，使岩弹冲击腔与岩石试样中心处于同一直线处。压缩空气供给系统通过控制组件和监测系统将一定压力的压缩空气储存至岩弹冲击系统中的储气仓。电磁开关处于常闭状态，在储气过程中，通过活塞密封储气仓。当压力达到指定压力时，电磁开关开启，压缩空气驱动活塞加速并加速岩弹，使岩弹具备高冲击能量，对岩石进行冲击破碎。同时活塞在复位装置作用下，返回储气仓出口并触发电磁阀关闭，密封储气仓。

图4 岩弹冲击破岩装置Fig.4 Rock bullet impact rock breaking device

1.2.3 岩弹速度高速摄像测试系统

利用高速摄像机测量分析岩弹速度，计算其冲击动能，如图5所示为高速摄像机测量分析系统。所用高速摄像机型号为FASTCAM SA1.1，最大帧率为2×105fps，最大分辨率为2 560×1 600。本文试验所用帧率为40 000 fps，分辨率为512×512。采用高速摄像处理系统，选择分析区域，设置初始图像，标定分析冲击区域与帧率，依据图像帧率和岩弹相对位移，计算岩弹速度和动能。

1.2.4 岩石破碎新增表面积三维扫描测试系统

三维扫描仪型号为OKIO-5M，该仪器采用蓝光光栅扫描技术、多线阵列三维扫描方法，配合300万～500万像素工业相机，扫描实物直接生成三维立体图和三维云点数据，并导入后处理软件，对三维模型的形貌特征进行分析，其扫描精度为0.005 mm，平均点距为0.04 mm，设备如图6所示。采用三维扫描仪对花岗岩试样破碎后的形貌进行三维扫描和建模，采用Geomagic后处理软件对岩石表面积分析，计算岩石破碎后的新增表面积。

图5 高速摄像机测量分析系统Fig.5 High-speed camera measurement and analysis system

图6 三维扫描仪Fig.6 3D scanner

1.3 试验方案

1.3.1 SHPB试验方案

试样采用制备的Φ50 mm×25 mm花岗岩，进行SHPB冲击花岗岩试验时设置0.10 MPa，0.15 MPa，0.20 MPa和0.25 MPa四个压力水平，每组压力水平下进行3次试验，共进行12次试验。

1.3.2 岩弹冲击破岩试验及三维扫描试验

对不同质量岩弹、不同气体压力条件进行岩弹冲击破岩试验，并对破碎岩石试样进行三维扫描，试验方案如表3所示。

表3 岩弹冲击试验方案Tab.3 Rock bullet impact experimental scheme

2 岩石冲击破坏吸收能理论模型

2.1 破坏吸收能

在SHPB试验中，入射杆的入射能，一部分转化为反射能；一部分以透射波的形式传递至透射杆中，若忽略杆间及杆-试件间的能量损失，剩余能量被试件吸收，主要用于试件新裂纹与新表面的生成。相关能量计算公式为

(1)

(2)

(3)

WL=WI-WR-WT

(4)

式中:WI，WR，WT和WL分别为入射能、反射能、透射能和岩石破坏吸收能;cB，AB，EB分别为压杆波速、横截面积、弹性模量；σI(t)，σR(t)，σT(t)分别为t时刻入射应力、反射应力、透射应力。

岩石破坏吸收能WL主要用于：产生新的断裂表面和裂纹扩展破碎耗能WFD，碎块弹射的动能WK和以各种形式耗散的其他能量WO，主要是热能，辐射能，声能等。破坏吸收能可以表示为

WL=WFD+WK+WO

(5)

Zhang等[24]的研究结果表明，碎块动能WK随着岩石破坏吸收能WL的增大而增大，但所占比例较少，且其他被耗散的能量WO可以忽略不计。

在进行SHPB试验前在岩样两端涂抹凡士林，减小端面摩擦效应对试验结果的影响；使用纺锤形冲头，使加载波形为半正弦波，同时在入射杆端添加波整形器来滤掉波的高频成分，降低应力波传播过程中的波弥散效应，延长入射波上升沿，让试件有充足的时间达到应力平衡；本文采用1 mm的黄铜片作为整形器。如图7为0.25 MPa压力SHPB试验动态应力平衡验证和原始波形图。由图7(b)可以看出，曲线入射波+反射波与透射波重合率较好，岩样两端实现了动态应力平衡。将原始应力、波速、截面积和弹性模量代入式(1)～式(4)计算入射能WI、反射能WR、透射能WT和岩石破坏吸收能WL，表4为SHPB试验各压力条件下入射能与吸收能，可以看出增大冲击气压能够有效提升冲击过程中的入射能，同时花岗岩破坏吸收能也随之增大。

图7 动态应力平衡验证Fig.7 Verification of dynamic stress equilibrium

表4 不同压力条件下花岗岩破坏吸收能Tab.4 Absorbed energy of granite under different pressures

2.2 新增表面积

对四组SHPB试验得到的岩样进行三维扫描，扫描结果如图8所示，分别为0.1 MPa，0.15 MPa，0.2 MPa和0.25 MPa的SHPB试验后岩样及三维扫描图。将三维扫描图及三维云点数据导入后处理软件，测得SHPB试验后新增表面积，如表5所示。由图8和表5可以看出，随着冲击气压的增加，花岗岩岩样破碎程度越高，碎块尺寸越小，新增表面积越大。当冲击气压为0.1 MPa时，应力波携带较低的能量进入岩石试样用于内部裂纹的扩展、贯通，最终导致轴向劈裂拉伸破坏；进一步增加冲击气压能够有效提升入射波能量，致使岩石试样吸收能增大，内部裂隙扩展贯通数目增多，碎块尺寸减小，破碎程度提升。

图8 不同压力条件SHPB试验岩样及三维扫描图Fig.8 Rock samples and 3D scans of SHPB experiments under different pressures

表5 不同气压SHPB试验花岗岩新增表面积Tab.5 Added surface area of granite for SHPB experiment under different pressures

2.3 岩石破坏吸收能理论模型

脆性岩石在破坏过程中，破坏吸收能WL主要用于新表面的形成，为构建岩石破坏吸收能理论模型，研究岩石破坏吸收能与破碎新增表面积的定量关系，引入岩石比表面自由能γs[25]，即

WL=ΔA·γs

(6)

式中:ΔA为新增表面积，m2；γs为比表面能自由能，是指岩石每形成单位面积所需的能量，J/m2。

本文利用SHPB试验和三维扫描仪测试试验得到岩石破碎过程中的破坏吸收能WL以及破碎岩石新增表面积ΔA，结合式(6)计算花岗岩比表面自由能γs，构建花岗岩破坏吸收能理论模型。

如表6所示为四组不同气压SHPB试验花岗岩破坏吸收能与新增表面积，当冲击气压为0.1 MPa时，三次试验的平均入射能为30.35 J，平均岩石破坏吸收能为11.15 J，平均新增表面积为2 266 mm2；当冲击气压为0.15 MPa时，三次试验的平均入射能分别为55.45 J，平均岩石破坏吸收能为23.23 J，平均新增表面积分别为3 613 mm2。可以看出，较大的入射能使岩石破坏吸收能增大，更多的能量用于微裂纹扩展。岩石内部微裂纹的不断扩展、相互贯通，形成宏观裂纹，造成岩石宏观破坏，引起新表面的形成。岩石入射能增加，更多的能量被岩石吸收用于裂纹扩展形成新表面，导致岩石生成表面的能量增加，破碎程度更大。

表6 不同气压SHPB花岗岩破坏吸收能与新增表面积Tab.6 Absorbed energy and added surface area of granite for SHPB with different air pressures

由式(6)可知，破坏吸收能WL与新增表面积ΔA呈线性关系，根据试验测试结果，对试验数据进行拟合，如图9所示。拟合结果表明，破坏吸收能和新增表面积呈较好的线性关系，且花岗岩比表面自由能γs为6.34 mJ/mm2。花岗岩破坏吸收能的理论模型为

WL=0.006 34ΔA

(7)

图9 吸收能与新增表面积关系Fig.9 Absorbed energy versus new surface area

3 岩弹冲击破岩规律

3.1 岩弹速度测试

岩石的破坏伴随着能量的释放与耗散，为研究岩弹冲击破岩过程中的能量演化，分析冲击破岩规律，需对岩弹动能测算；而气体压力和岩弹质量是影响其动能的主要因素。因此根据实际工程条件，采用高速摄像机对相同靶距(20 cm)条件下，不同储气压力和不同质量条件的岩弹速度进行测算，得到岩弹的冲击动能，如图10为高速摄像机拍摄的岩弹。

图10 岩弹高速摄像图像Fig.10 High-speed camera image of rock bullet

岩弹速度计算公式为

(8)

式中：v为岩弹速度，m/s；Δn为选定始末图像的帧数差；ni为高速摄像机帧率；ΔL为选定两图像中岩弹的距离差。

测算结果表明，气体压力和岩弹质量对岩弹具有不同的加速效果。如表7所示，当岩弹质量为3 g时，提高气体压力能有效增大岩弹的速度和动能。而当气体压力为3 MPa时，岩弹动能随质量的增加而增加，但速度却出现降低，如表8所示。

表7 岩弹质量3 g时不同储气压力对应的速度及动能Tab.7 Velocity and kinetic energy at different storage pressures for a rock bullet mass of 3 g

表8 3 MPa条件下不同岩弹质量对应的岩弹速度及动能Tab.8 Velocity and kinetic of rock bullet with different mass conditions under 3 MPa

3.2 气体压力对冲击破岩规律的影响

岩弹质量为3 g时不同气体压力条件下岩弹冲击破坏花岗岩试样的试验结果，如图11所示。由图11可以看出，随着气体压力增加，岩石破碎后的新增表面积增大。如表9所示为新增表面积与气体压力的关系；当气压为2 MPa时，速度为146.3 m/s，岩弹动能为32.10 J，破碎后新增面积为1 135 mm2，根据式(7)可得岩石破坏吸收能为7.2 J。当气压为3 MPa时，速度为177.3 m/s，岩弹动能为47.15 J，破碎后新增面积为2 460 mm2，岩石吸收能为15.6 J。气体压力的增大可有效提高岩弹速度和冲击动能，致使花岗岩试样破坏吸收能与新增表面积增大，破坏效果提升。但随气体压力增加，岩弹向岩石的传递能量效率降低。如图12所示，当气体压力由3 MPa提升至4 MPa时，花岗岩破坏吸收能由15.6 J增加至23.1 J，增量为7.5 J；气体压力由4 MPa提高至5 MPa时，破坏吸收能增量为5.4 J。冲击过程中，岩弹速度增大能够提升其对花岗岩试样的冲击力，但岩弹所受反作用力也随之增大。反作用力以应力波的形式在岩弹内传播，使岩弹破碎程度提高，破碎岩屑动能增加。即岩弹破碎与弹射所耗散的能量随其冲击动能的增大而增加，使冲击动能的转化为吸收能的效率降低。但提高冲击动能依然能够提升破坏效果。

图11 不同压力岩弹冲击破坏花岗岩效果Fig.11 Effect of rock bullet impacting to granite under different pressures

表9 不同压力条件岩弹冲击破岩参数表Tab.9 Parameters of rock bullet impacting under different pressures

图12 不同气压下动能与破坏吸收能变化规律Fig.12 Variation of kinetic energy and absorbed energy under different pressures

3.3 岩弹质量对冲击破岩规律的影响

气体压力为3 MPa时不同质量条件下岩弹冲击破坏花岗岩试样的试验结果，如图13所示。新增表面积和破坏吸收能结果如表10所示。随着岩弹质量增加，花岗岩试样在不同位置出现了断裂破坏，且形成的碎块随岩弹质量增加，尺寸减小，数量增多。花岗岩试样的破坏特征主要决定于岩弹冲击过程向试样传递的能量及试样的破坏阈值。岩弹质量较小时，其动能较低，传递的能量小于试样破坏阈值，能量会以弹性应力波形式耗散。随岩弹质量增加，岩弹动能增大，传递给花岗岩试样的能量增加，当传递能量略高于试样整体破坏的能量阈值，试样沿轴向会出现整体的劈裂拉伸破坏；继续增加岩弹质量，聚集在花岗岩试样内部弱结构面处的能量增多，致使试样不同位置出现断裂破坏，且随输入能量的增加，碎块尺寸减小，数量增多，破坏程度提高[26]。

图13 不同质量岩弹破坏花岗岩效果Fig.13 Effect of granite destruction by different mass of rock bullet

表10 不同质量条件岩弹冲击破岩参数表Tab.10 Rock bullet impacting parameters for different quality conditions

由动能定理可知

(9)

式中:Wk为岩弹动能，J；m为岩弹的质量，g；v为岩弹的速度，m/s。

由动量定理可知

(10)

式中:P为岩弹动量，kg·m/s；F为岩弹冲击过程中产生的作用力，N。

联立式(9)、式(10)得

(11)

由式(11)易得岩弹在冲击过程中产生的作用力与岩弹质量m和动能Wk乘积成幂次方关系，与冲击时间Δt成反比，而岩弹在冲击过程中作用时间极短，Δt可近似相等。

不同质量条件岩弹动能与岩石试样破坏吸收能变化规律如图14所示，在3 g～11 g内，岩弹质量的增加能使其冲击动能提升，因此岩弹质量m和动能Wk的乘积也随之增大，致使冲击过程产生的应力波幅值提高，更多的能量以应力波的形式在岩石中传播且被花岗岩试样吸收，破坏效果提升。岩弹质量由3 g增大到5 g时，冲击动能由47.1 J增加到52.2 J，增量为5.1 J；岩弹质量由5 g增加到7 g时，其冲击动能增量为3.9 J。岩弹质量增大能够提升岩弹冲击动能，但其冲击动能增量逐渐减小。一味提高岩弹质量并不能使其冲击动能持续提高，当岩弹质量的增加使其质量m与动能Wk的乘积达到临界值时，继续增加质量不会使花岗岩冲击破坏效果提升。

图14 不同质量条件速度与破坏吸收能变化规律Fig.14 Variation of velocity and absorbed energy for different mass

3.4 岩性对冲击破岩规律的影响

采用相同的研究方法进行玄武岩岩弹冲击破碎玄武岩试验研究。图15、图16为不同气体压力和不同质量岩弹冲击破坏玄武岩效果。玄武岩进行三维扫描得到新增表面积，如表11所示。当岩弹质量为3 g时，气体压力由3 MPa提高到4 MPa，破碎玄武岩新增表面积为由1 032 mm2增加到2 340 mm2，增量为1 308 mm2；冲击气压由4 MPa增加到5 MPa，新增表面积增量792 mm2。和花岗岩岩弹冲击破碎花岗岩规律一致，增大冲击气压可有效提升破坏效果，同时玄武岩岩弹破碎和飞溅能耗增大，能量转化效率降低。当冲击压力为3 MPa时，增加玄武岩岩弹质量同样能够使玄武岩破碎新增表面积增大，提升破碎效果。同时由于玄武岩的抗压强度和抗拉强度高于花岗岩的抗拉强度，在相同的冲击条件下玄武岩的新增表面积低于花岗岩的新增表面积。相较于花岗岩，玄武岩具有较高比表面自由能。因此，不同岩性的岩石比表面自由能不同，破坏吸收能理论模型具有相同的模式，气体压力、岩弹质量对不同岩性岩石冲击破坏效果的影响基本一致。

图15 不同压力岩弹冲击破坏玄武岩效果Fig.15 Effect of rock bullet impacting on basalt under different pressures

图16 不同质量岩弹冲击破坏玄武岩效果Fig.16 Effect of basalt destruction by different mass rock bullet

表11 不同冲击条件下玄武岩新增表面积Tab.11 Added surface area of basalt under different impact conditions

4 结 论

针对硬岩掘进中钻具磨损快、掘进效率低等关键问题，基于粒子冲击破岩技术，提出利用岩弹冲击破岩。采用SHPB试验和三维扫描仪测试试验得到了岩石破坏吸收能与新增表面积，计算了岩石比表面自由能，构建了岩石破坏吸收能计算理论模型；利用自行研制的岩弹冲击破岩装置进行试验，验证了岩弹冲击破岩的可行性，并基于构建的岩石破坏吸收能计算理论模型，从冲击能量演化角度分析了岩弹冲击破岩规律及其影响因素。形成了以下主要结论：

(1)提出利用SHPB试验和三维扫描仪测试得到岩石破坏吸收能与新增表面积来构建岩石破坏吸收能理论模型的方法，并得到试验花岗岩试样比表面自由能为6.34 mJ/mm2。不同岩性的岩石，可采用该方法计算比表面自由能，构建其破坏吸收能理论模型。

(2)提高气体压力可有效增大岩石破坏新增表面积，提升破坏效果，但冲击动能转化为吸收能的效率降低。岩石吸收能与岩弹质量与动能的乘积成幂次方关系，保持压力不变，增加岩弹质量，可在一定范围增大岩石破坏新增表面积。但一味的提高岩弹质量，导致冲击动能降低，冲击破碎效果并不能有效提升。

(3)不同岩性的岩石比表面自由能不同，但破坏吸收能理论模型具有相同的模式，且气体压力、岩弹质量对不同岩性岩石冲击破坏效果的影响基本一致。