摘要：為了探索具有層理面的砂巖斷裂力學性質的各向異性,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彎試驗研究,揭示了層理方向對砂巖應力強度因子、斷裂韌度及破裂模式的影響規(guī)律。試驗結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,沿層理面張裂破壞;θ=30°時,沿層理面剪切破壞;θ=45°,60°時,切層和沿層理面混合破裂;θ=90°時,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,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。運用有限元計算了各試樣的無量綱化應力強度因子,結果表明切縫角α=0°時,無量綱化II型應力強度因子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復合型斷裂;θ=30°試樣YII最大,以II型斷裂占主導,其余切縫角度下試樣無量綱化I型應力強度因子與II型應力強度因子隨層理角度θ的變化呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。通過擴展有限元XFEM計算出的試樣起裂角、斷裂韌度及斷裂路徑與試驗結果吻合較好,結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,并可作為對各向異性巖石斷裂力學理論研究和數(shù)值計算的有益補充。