Page 12 - 水利学报2025年第56卷第3期

４ 结论

（１）层理倾角和试样高度耦合影响砂岩的失稳断裂韧度。随着层理倾角的增大，砂岩的失稳断裂
韧度不断减小且降幅均在 ６０％左右，层理倾角对失稳韧度影响明显；试样高度对失稳断裂韧度表现出
正相关关系，高度越大失稳断裂韧度越高。
（２）砂岩起裂断裂韧度受层理倾角的影响。层理倾角越大，起裂断裂韧度越低。试样高度对起裂
１?２
断裂韧度近乎没有影响，不同高度试样起裂断裂韧度变化最大值仅 ０．０３６ＭＰａ·ｍ ，进一步验证起裂
断裂韧度是材料参数，与试样尺寸无关的理论；采用图解法计算起裂断裂韧度与通过黏聚断裂韧度反
算得到的起裂韧度，计算结果相近，说明图解法计算起裂韧度和解析法同样有较高精度。
（３）砂岩断裂能与失稳断裂韧度类似，均受层理倾角和试样高度的耦合影响。其中层理倾角越大，
试样高度越小，断裂能越小。分析原因是层理面倾角越大，裂纹扩展越以沿着层理弱面方向扩展，层
理面抵抗断裂能力弱，所以断裂需要吸收能量少。试样高度越小，预制裂纹上方的裂纹扩展面积越
小，内部微裂纹越不容易充分发展，断裂能越低。
（４）受层理倾角影响，层状岩石的裂纹扩展形态和破坏模式表现出明显的各向异性特征。由于砂
岩层理和基质的强度不同，同时受到层理倾斜角度的影响，试样的弹性对称轴位置不断改变，进而导
致不同时刻新裂纹尖端的应力状态发生改变，进而使最大周向拉应力方向发生变化，最终影响了裂纹的
发展方向，表现出各向异性特征。此外，随着层理倾角的增大，试样呈现拉剪混合破坏的演化趋势。

参 考 文 献：

［ １］ ＢＩＥＮＩＡＷＳＫＩＺＴ．Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋｍａｓｓｅｓｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：ｔｈｅＲＭＲｓｙｓｔｅｍ ａｎｄｆｕｔｕｒｅｔｒｅｎｄｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅｓ＆ ＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓＡｂｓｔｒａｃｔｓ ，１９９４，３１（４）：１９２．
［ ２］ 俞然刚，田勇．砂岩岩石力学参数各向异性研究［Ｊ］．实验力学，２０１３，２８（３）：３６８ － ３７５．
［ ３］ ＯＴＡＫＥＹ，ＨＯＮＪＯＹ．Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｉｎｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｒｅｖｅａｌｅｄｂｙｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ：Ｒｅｖｉｅｗａｎｄｆｕｔｕｒｅ
ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．ＳｏｉｌｓａｎｄＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ，２０２２，６２（３）：１０１１２９．
［ ４］ ＷＵＦＱ，ＷＵＪ，ＢＡＯＨ，ｅｔａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｒｏｃｋｍａｓｓｅｓａｎｄｉｔｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１，１３（１）：２２ － ４５．
［ ５］ 唐克东，王甲亮，管俊峰，等．层状岩体在三轴加载下的扩容及塑性应变特性［Ｊ］．水利学报，２０２１，５２
（１）：４２ － ５０．
［ ６］ ＣＨＡＮＤＬＥＲＭ Ｒ，ＭＥＲＥＤＩＴＨＰＧ，ＢＲＡＮＴＵＴＮ，ｅｔａｌ．Ｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｉｎｓｈａｌｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ ：ＳｏｌｉｄＥａｒｔｈ，２０１６，１２１（３）：１７０６ － １７２９．
［ ７］ ＺＨＯＵＹＧ，ＨＡＯＲＱ，ＺＨＡＯＦＹ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｓｐｅｃｔｓｏｆｓｅｍｉ － ｃｉｒｃｕｌａｒｓａｎｄｓｔｏｎｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓ
ｗｉｔｈＵ － ｎｏｔｃｈｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｂｅｄｄｉｎｇａｎｇｌｅｓ ［Ｊ］．ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＦｒａｃｔｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２０２３，
１２４：１０３７８６．
［ ８］ ＬＩＣＢ，ＹＡＮＧＤＣ，ＸＩＥＨＰ，ｅｔａｌ．Ｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｑｕａｓｉ － ｂｒｉｔｔｌｅｇｅｏｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，３３（２）：２０１ － ２１３．
［ ９］ ＬＩＷ Ｘ，ＪＩＮＺＦ，ＣＵＳＡＴＩＳＧ．ＳｉｚｅＥｆｆｅｃｔＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｍａｒｃｅｌｌｕｓｓｈａｌｅｑｕａｓｉ － ｂｒｉｔｔｌｅｆｒａｃ
ｔｕｒｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ［Ｊ］．ＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＲｏｃｋＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，５２（１）：１ － １８．
［１０］ 刘毅，张德荣．数值 分 析 方 法 在 混 凝 土 坝 安 全 评 估 中 的 应 用 综 述 ［Ｊ］．中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 学 报，
２００９，７（３）：１６７ － １７３．
［１１］ 张国新，黄涛，赵妍，等．基于流形元群缝追踪的钢筋混凝土结构破坏模拟［Ｊ］．中国水利水电科学研究
院学报，２００９，７（４）：２５７ － ２６３．
［１２］ ＨＩＬＬＥＲＢＯＲＧＡ，ＭＯＤＥＥＲ Ｍ，ＰＥＴＥＲＳＳＯＮ Ｐ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｒａｃｋｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｃｒａｃｋｇｒｏｗｔｈｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｂｙ
ｍｅａｎｓｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓ ［Ｊ］．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ，１９７６，６（６）：７７３ － ７８２．
［１３］ ＢＡＺＡＮＴＺ，ＯＨＢ．Ｃｒａｃｋｂａｎｄｔｈｅｏｒｙｆｏｒｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，１９８３，１６（３）：１５５ － １７７．

４
— ２ ９ —