摘要：為了探索具有層理面的砂巖斷裂力學(xué)性質(zhì)的各向異性,開展了具有不同層理方向的半圓形砂巖試樣在不同切縫角度下的三點(diǎn)彎試驗(yàn)研究,揭示了層理方向?qū)ι皫r應(yīng)力強(qiáng)度因子、斷裂韌度及破裂模式的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明試樣破裂模式受層理面與荷載方向夾角θ控制:θ=0°時(shí),沿層理面張裂破壞;θ=30°時(shí),沿層理面剪切破壞;θ=45°,60°時(shí),切層和沿層理面混合破裂;θ=90°時(shí),切層破壞。不同層理角度的試樣測得的斷裂韌度差異較大,切縫角α=0°時(shí),θ=90°試樣斷裂韌度最大,θ=0°試樣斷裂韌度最小,且KImax/KImin=2.36。運(yùn)用有限元計(jì)算了各試樣的無量綱化應(yīng)力強(qiáng)度因子,結(jié)果表明切縫角α=0°時(shí),無量綱化II型應(yīng)力強(qiáng)度因子YII受層理面與荷載方向夾角θ影響顯著:θ=0°,90°試樣YII=0,呈現(xiàn)I型斷裂;θ=45°,60°試樣YII≠0,呈現(xiàn)出I-II復(fù)合型斷裂;θ=30°試樣YII最大,以II型斷裂占主導(dǎo),其余切縫角度下試樣無量綱化I型應(yīng)力強(qiáng)度因子與II型應(yīng)力強(qiáng)度因子隨層理角度θ的變化呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。通過擴(kuò)展有限元XFEM計(jì)算出的試樣起裂角、斷裂韌度及斷裂路徑與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,結(jié)果表明各試樣的起裂角隨層理面與荷載方向夾角θ及切縫角α的變化呈現(xiàn)一定的各向異性。試驗(yàn)所得規(guī)律有助于更全面理解具有層理面巖石的斷裂特性,并可作為對(duì)各向異性巖石斷裂力學(xué)理論研究和數(shù)值計(jì)算的有益補(bǔ)充。