层理砂岩的双K断裂参数与尺寸效应试验研究

作     者：徐世烺 韩明捷 王庆敏 刘福深 XU Shilang;HAN Mingjie;WANG Qingmin;LIU Fushen

作者机构：浙江大学高性能结构研究所浙江杭州310058 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2025年第56卷第3期

页      面：287-296页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(5238003) 

主　　题：砂岩 双K断裂模型 层理倾角 试样高度 破坏模式 

摘      要：砂岩作为一种代表性的沉积岩,在隧道开挖和边坡稳定等岩石力学工程问题中较为常见。同时,作为一种典型的准脆性材料,砂岩的断裂力学性质在工程应用中具有重要的意义。为了研究层理倾角和试样尺寸对砂岩双K断裂参数的影响,本文分别设置高度为10、20、40 mm,层理倾角为0°、30°、60°和90°的三点弯曲梁试样开展三点弯曲断裂试验。通过试验获得了完整的宏观响应曲线、断裂参数、破坏模式。结果表明:砂岩的断裂破坏过程可用双K断裂模型进行完整的描述,且层理倾角和试样高度对双K断裂参数均具有显著的影响;在试样高度一定时,随着层理倾角增大,试样峰值荷载、失稳断裂韧度、起裂断裂韧度均减小;而在层理倾角一定时,随着试样高度增加,试样峰值荷载和失稳断裂韧度增加,但起裂韧度变化不大,这进一步验证了起裂韧度是材料的固有属性。此外,试样的破坏模式也呈现明显的各向异性特征。随着层理倾角的增大,破坏模式逐渐表现出拉剪混合的破坏特点。