SHPB 沖擊作用下層狀千枚巖多尺度破壞機(jī)理研究*

武仁杰，李海波

（1. 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430071；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

巖石是一種各向異性材料。具有橫觀各向同性的巖石稱為層狀巖石，該類巖石的某一平面內(nèi)各方向的性質(zhì)相同，而垂直于該平面的力學(xué)性質(zhì)不同。由于層理弱面的存在，層狀巖石的特性與均質(zhì)巖石顯著不同[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)，隨加載方向與層理弱面的夾角變化，層狀巖石的力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出很大的差異[2-4]。Tien 等[5]通過(guò)自制的類巖石層狀材料，獲得了單軸與三軸壓縮下不同層理弱面巖石材料的四種破壞模式。Ma 等[6]總結(jié)了現(xiàn)有文獻(xiàn)中靜態(tài)條件下層狀巖石的巴西劈裂破壞模式，發(fā)現(xiàn)層狀巖石的間接拉伸試驗(yàn)存在五種破壞形態(tài)，據(jù)此建立了不同破壞形態(tài)相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度公式。目前對(duì)層狀巖石力學(xué)機(jī)制的探討大多局限于靜態(tài)宏觀破裂模式對(duì)強(qiáng)度的影響，對(duì)層狀巖石的細(xì)微觀分析較少，忽略了層理弱面對(duì)巖石裂紋擴(kuò)展的作用。

巖石斷口表面形貌揭示了巖石在外部荷載驅(qū)動(dòng)下擴(kuò)展裂紋與巖石內(nèi)部微缺陷結(jié)構(gòu)情況，反映了巖石最終宏觀斷裂的微觀力學(xué)機(jī)制[7-10]。近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者采用斷口形貌對(duì)巖石在靜動(dòng)載荷作用下的破裂行為進(jìn)行分析。李先煒等[7]研究了巖石在不同應(yīng)力狀態(tài)下斷口的破壞形貌，獲得了10 種花樣拉斷斷口與8 種花樣剪裂斷口的破壞特征。謝和平等[8]將分形幾何引入巖石斷口形貌分析，定量追溯了材料發(fā)生宏觀斷裂時(shí)的微觀力學(xué)行為。李海波等[11]根據(jù)不同應(yīng)變率下軟巖的力學(xué)特性與破裂面微觀形態(tài)，初步分析了軟巖動(dòng)態(tài)力學(xué)特性機(jī)理。Q. B. Zhang 等[12]采用微細(xì)觀測(cè)量技術(shù)定量研究了大理巖動(dòng)態(tài)破壞下的表面形態(tài)，并基于斷裂力學(xué)理論，提出了考慮晶間斷裂和穿晶斷裂的微觀力學(xué)模型。Z. X.Zhang 等[13]發(fā)現(xiàn)巖石斷裂面周?chē)姆种⒘鸭y隨著應(yīng)變率的增大而增多?，F(xiàn)有研究大多將巖石視為均質(zhì)材料，未結(jié)合宏觀結(jié)構(gòu)面共同分析巖石斷裂機(jī)制。裴建良等[4]基于錦屏水電站存在的層狀大理巖，探討了靜態(tài)間接拉伸下加載力平行層理與垂直層理下的微觀破壞形態(tài)，但對(duì)于其他層理傾角下動(dòng)態(tài)層狀巖石的多尺度破壞機(jī)理分析還較少。

基于此，本文選取具有顯著層狀構(gòu)造的千枚巖試樣，通過(guò)分離式霍普金森壓桿（split Hopkinson pressure bar, SHPB）對(duì)不同層理傾角的試樣施加動(dòng)態(tài)載荷，得到不同層理傾角下層狀巖石的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度特性與宏觀破壞模式；采用激光掃描儀獲得的斷裂面細(xì)觀形貌，借助分形幾何定量計(jì)算斷口面粗糙度；結(jié)合SEM 觀察到的微觀尺度下不同層理傾角斷口破壞機(jī)理，從多尺度角度結(jié)合分析不同層理傾角下層狀巖石的動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)機(jī)制。

1 動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)研究

1.1 層狀千枚巖試樣

本實(shí)驗(yàn)采用層狀千枚巖作為動(dòng)態(tài)加載的試樣，經(jīng)X 衍射分析，試樣中白云母、綠泥石與鈉長(zhǎng)石等含層理結(jié)構(gòu)的礦物結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為28.94%、20.82%與19.47%。層狀千枚巖細(xì)微觀結(jié)構(gòu)如圖1 所示，層狀構(gòu)造顯著。根據(jù)國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(ISRM)推薦標(biāo)準(zhǔn)[14]，實(shí)驗(yàn)所用層狀千枚巖試樣規(guī)格為 ?50 mm×50 mm，經(jīng)打磨后試樣兩端面不垂直度與不平整度小于0. 02 mm。定義千枚巖層理弱面傾角為加載方向與弱面法線方向的夾角，如圖2 所示。按照層理傾角的不同將15 個(gè)試樣分為5 組，每組包含0°、22. 5°、45°、67. 5°和 90°試樣各3 個(gè)。對(duì)每組試樣施加相同的沖擊速度，以研究不同層理傾角下層狀巖石的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度特性與宏觀破壞模式。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及計(jì)算方法

層狀千枚巖動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所的SHPB 上進(jìn)行，裝置如圖3 所示。

圖 2 層狀千枚巖層理弱面傾角Fig. 2 Bedding angle of layered phyllite

圖 3 SHPB 試驗(yàn)系統(tǒng)[15]Fig. 3 SHPB test system[15]

SHPB 裝置沖頭長(zhǎng)度為400 mm，入射桿和透射桿均為長(zhǎng)度2 500 mm、直徑50 mm 的合金鋼桿，鋼桿密度為7.8×103kg/m3，彈性模量為210 GPa，縱波波速為5 190 m/s。為保證試樣穩(wěn)定加載，采用錐形沖頭作為沖擊桿，并在入射桿前端粘貼橡膠片作為波形整形器以獲得平滑鐘型波。采用三波法處理采集的應(yīng)變波數(shù)據(jù)，獲得層狀千枚巖應(yīng)力 σ、應(yīng)變?chǔ)?及 應(yīng)變率：

式中： c 、 A和 E 分別為SHPB 系統(tǒng)桿件的彈性波波速、截面積及彈性模量； ls和 As為試樣的長(zhǎng)度及截面積； εi、εr、 εt分別為測(cè)得的入射、反射及透射應(yīng)變。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果及宏觀機(jī)制分析

圖 4 層狀千枚巖動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)應(yīng)變率時(shí)程結(jié)果Fig. 4 Test results of strain rate history according to layered phyllite dynamic impact

圖 5 層狀千枚巖動(dòng)態(tài)沖擊典型應(yīng)力應(yīng)變曲線Fig. 5 Typical stress-stain curve of layered phyllite dynamic impact test

不同層理傾角下的應(yīng)變率時(shí)程曲線、典型應(yīng)力應(yīng)變曲線及破壞形態(tài)如圖4～6 所示，SHPB 試驗(yàn)結(jié)果列于表1，峰值應(yīng)變率定義為應(yīng)力峰值前的應(yīng)變率最大值，應(yīng)變率為峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變率，應(yīng)力為峰值應(yīng)力?？梢?jiàn)動(dòng)態(tài)壓縮下，不同層理弱面強(qiáng)度相差較大，表明動(dòng)態(tài)壓縮下宏觀層理弱面對(duì)巖石的抗壓強(qiáng)度具有較大的影響。層理傾角為0°和22.5°的試樣動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度較大，破碎后的巖石塊度較大。層理傾角為45°和67.5°的試樣強(qiáng)度較低，破碎程度較高。層理傾角為90°的試樣強(qiáng)度較高，破碎程度較大。參考Li 等[15-16]的分析，0°、22.5°試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈閉口狀，表明此動(dòng)載下沖擊載荷未能達(dá)到巖石的屈服強(qiáng)度，試樣僅破碎為幾個(gè)較大的巖塊，稱為I 型破壞。而45°～90°試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈開(kāi)口型，表明此動(dòng)載下巖石發(fā)生完全破壞，破碎程度較高，稱為II 型破壞[17]。

圖 6 層狀千枚巖動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)所得破壞形態(tài)Fig. 6 Typical macroscopic fractured modes of layered phyllite dynamic impact test results

表 1 SHPB 試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Experimental results of SHPB tests

結(jié)合靜態(tài)層狀巖石力學(xué)分析可知[5]，層狀巖石破壞模式的差異導(dǎo)致不同層理弱面下的壓縮強(qiáng)度不同。如圖4 所示，0°試樣發(fā)生穿越層理面的拉伸破壞，破壞形態(tài)與均質(zhì)巖石類似，表示動(dòng)態(tài)沖擊下0°試樣巖石破壞基本不受層理弱面的影響，強(qiáng)度較高。22.5°試樣發(fā)生穿越層理弱面的拉伸破壞與沿層理弱面滑移的混合破壞。45°與67.5°試樣均發(fā)生沿層理弱面的滑移破壞，表明45°～60°試樣的強(qiáng)度由層理弱面控制，導(dǎo)致此范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度發(fā)生較大的減少。90°試樣發(fā)生沿層理面的劈裂破壞，層理弱面與加載方向平行導(dǎo)致破碎后的巖石塊度呈長(zhǎng)方體形態(tài)。

2 斷口細(xì)觀形貌特征

2.1 三維細(xì)觀斷口形貌圖

采用結(jié)構(gòu)光式非接觸Geomagic Capture 三維掃描儀對(duì)層狀千枚巖端面進(jìn)行掃描，獲得斷裂面360°細(xì)觀形貌。掃描儀精度達(dá)0.02 mm，可快速完成對(duì)巖石斷口形貌的高精度無(wú)損數(shù)據(jù)采集并建立模型。對(duì)掃描輸出的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行組裝，刪除多余點(diǎn)，獲得千枚巖細(xì)觀斷口形貌點(diǎn)云圖，如圖7 所示。將上述數(shù)據(jù)圖導(dǎo)入相關(guān)程序，得到如圖8 所示的不同層理弱面動(dòng)態(tài)加載條件下千枚巖破裂面的三維細(xì)觀形貌圖。

2.2 三維細(xì)觀斷口形貌分形計(jì)算分析

目前分形維數(shù)的計(jì)算方法較多，為覆蓋巖石斷口復(fù)雜表面形貌，盒分形維數(shù)方法被廣泛應(yīng)用于二維形貌分形計(jì)算。改進(jìn)立方體覆蓋法作為盒分形法的三維拓展[18]，被選取用來(lái)對(duì)不同層理弱面下的層狀千枚巖斷口進(jìn)行細(xì)觀定量分析。改進(jìn)立方體投影覆蓋法的操作過(guò)程如下：在平面xOy 上存在一邊長(zhǎng)為δ 的正方形網(wǎng)格。正方形四個(gè)角點(diǎn)對(duì)應(yīng)的z 方向斷面高度分別為h(i，j)、h(i，j+1)、h(i+1，j) 和h(i+1，j+1)(1≤i，j≤n ?1，n 為每個(gè)邊的量測(cè)點(diǎn)數(shù))。用邊長(zhǎng)為δ 的立方體從統(tǒng)一的高度對(duì)斷口表面進(jìn)行覆蓋，計(jì)算平面xOy 上正方形網(wǎng)格δ ×δ 對(duì)應(yīng)的立方體個(gè)數(shù)，即在網(wǎng)格(i,j) 內(nèi)，覆蓋粗糙面的立方體個(gè)數(shù)Ni，j為：

圖 7 三維激光掃描儀形貌采集Fig. 7 Image acquisition of three-dimensional laser scanner

圖 8 不同層理弱面千枚巖三維形貌圖Fig. 8 3D mesoscopic graphs of phyllites with different bedding angle

式中：INT 為向下取整函數(shù)。則覆蓋整個(gè)斷口粗糙表面的立方體總數(shù)N(δ)為：

改變觀測(cè)尺度δ 的大小再次進(jìn)行斷口表面覆蓋，若斷口表面具有分形性質(zhì)，按分形理論，立方體總數(shù)N(δ)與尺度δ 之間應(yīng)存在如下關(guān)系：

式中：D 為斷口粗糙表面自相似分形維數(shù)。將上述公式兩邊進(jìn)行對(duì)數(shù)計(jì)算，得到：

式(5)表明，log N(δ)與logδ 回歸方程的斜率負(fù)值為斷口分形維數(shù)。基于上述原理，選擇多組觀測(cè)尺度δ，編制程序?qū)Σ煌瑢永砣趺娴那稁r三維形貌圖進(jìn)行計(jì)算分析。千枚巖斷口的表面越粗糙，高差越大，覆蓋整個(gè)斷口表面所需的立方體數(shù)越多，則分形維數(shù)D 越大。不同層理傾角千枚巖的細(xì)觀斷口分形維數(shù)與分形維數(shù)隨層理傾角的變化分別如圖9～10 所示。不同層理傾角千枚巖的分形維數(shù)隨層理傾角增大呈U 型變化，表明在層理弱面傾角為0°時(shí)，斷口表面最粗糙，起伏度大，破壞時(shí)產(chǎn)生的塑性變形居多，形成單位斷口所需的能量較多。在層理傾角為45°與67.5°時(shí)，分形維數(shù)D 較小，斷口平滑平坦，以彈性變形為主，破壞所需單位能量較少。

圖 9 不同層理角度弱面千枚巖斷口形貌分形維數(shù)Fig. 9 Fractal dimension of fracture surface for phyllite with different bedding angles

圖 10 分形維數(shù)隨層理傾角的變化Fig. 10 Fractal dimension of different bedding angle

3 斷口微觀形態(tài)及多尺度機(jī)理分析

3.1 斷口電鏡掃描結(jié)果

為研究動(dòng)載下層狀千枚巖破壞的微觀機(jī)制，采用美國(guó)FEI 公司生產(chǎn)的掃描電子顯微鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)不同層理弱面傾角下的千枚巖石破裂面的微觀掃描。掃描前對(duì)試樣表面進(jìn)行噴金處理，掃描完成后，通過(guò)觀察不同放大倍數(shù)的掃描結(jié)果，最終選擇放大2 000 倍后的掃描電鏡圖片進(jìn)行分析，如圖11 所示。

3.2 斷口多尺度機(jī)理分析

在層理弱面為0°時(shí)，存在解理臺(tái)階。層理弱面屬于巖石內(nèi)部層狀分布的缺陷，裂紋在垂直于層理弱面擴(kuò)展時(shí)，層理弱面視為線缺陷的位錯(cuò)，當(dāng)裂紋穿過(guò)眾多位錯(cuò)時(shí)形成解理臺(tái)階[19]。以往宏觀分析認(rèn)為，層理弱面為0°的試樣破壞受巖石基質(zhì)控制，基本不受層理弱面影響。但根據(jù)微觀結(jié)果，層理弱面仍對(duì)巖石破壞的裂紋分布與走向產(chǎn)生較大影響。這種破壞模式下的斷口粗糙，表面形貌分形維數(shù)較大，破壞所需的單位面積能量較大，動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度較高，表現(xiàn)為I 型破壞，在相同沖擊載荷作用下破碎程度較小。

圖 11 不同層理弱面的千枚巖斷口SEM 圖片F(xiàn)ig. 11 SEM images of the fracture surfaces for phyllite with different bedding angle

在層理弱面傾角為22.5°時(shí)，存在解理臺(tái)階與光滑平臺(tái)。根據(jù)Tolansky 等[20]對(duì)層狀云母的研究，當(dāng)沿弱面發(fā)生滑移破壞時(shí)，解理表面特別光滑平坦，極限情況下可以達(dá)到原子級(jí)別。結(jié)合宏細(xì)觀分析可知，層理弱面傾角為22.5°的試樣發(fā)生了穿越層理弱面拉伸與沿層理弱面滑移的混合破壞，微觀結(jié)果證明了宏觀研究結(jié)論?；旌掀茐哪Ｊ较聨r石表面粗糙程度分布不均，巖石基質(zhì)拉伸破壞的部位以解理平臺(tái)為主，表面較為粗糙。表面形貌分形維數(shù)居中，破壞所需的能量較多，動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度略高，應(yīng)力應(yīng)變曲線為閉口型，破碎程度大于層理傾角為0°的試樣，裂紋走向與分布受巖石基質(zhì)與層理弱面共同控制。

對(duì)于層理弱面傾角為45°與67.5°試樣，光滑平臺(tái)廣泛存在于斷面處。表明在載荷作用下，千枚巖內(nèi)部微裂紋在層理弱面迅速擴(kuò)展，發(fā)生較大范圍內(nèi)的弱面滑移破壞。當(dāng)多個(gè)弱面同時(shí)發(fā)生滑移，不同斷面之間形成橋相連接。當(dāng)斷面之間的橋?qū)影l(fā)生彎曲，會(huì)形成不規(guī)則的波浪形臺(tái)階[21]，如圖12 所示。結(jié)合宏觀分析可知，層理弱面傾角為45°至67.5°的試樣破壞應(yīng)為沿層理弱面的滑移破壞，巖石的強(qiáng)度、微裂紋的走向與分布均受層理弱面控制。表面形貌分形維數(shù)較小，斷口處光滑，破壞所需能量較少，因此在沖擊載荷作用下破碎程度較高，動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度相較其他層理弱面的試樣較低。

對(duì)于層理弱面傾角為90°的試樣，層間撕裂、解理臺(tái)階與光滑平面均存在于斷面處。層狀撕裂花樣產(chǎn)生的原因是由于微裂紋在層理弱面迅速擴(kuò)展，當(dāng)多個(gè)弱面形成橋連接且斷面之間受撕力作用時(shí)，產(chǎn)生局部多層臺(tái)階狀破壞。結(jié)合宏細(xì)觀分析，層理弱面傾角為90°的試樣首先發(fā)生沿層理弱面的劈裂破壞。隨后在層理弱面與巖石基質(zhì)內(nèi)部缺陷結(jié)構(gòu)的共同作用下，發(fā)生局部的穿越層理弱面的破壞。層理傾角為90°的試樣破壞受巖石基質(zhì)與層理弱面控制，但表現(xiàn)在不同方面：層理弱面較早發(fā)生破壞，隨后巖石繼續(xù)承壓直至局部巖石基質(zhì)破壞，動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度受巖石基質(zhì)的影響較大；在層理弱面較早形成縱向宏觀裂紋，導(dǎo)致該層理弱面角度下裂紋受層理弱面的影響較大。表面形貌分形維數(shù)不大，破壞所需能量較少，動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度相較其他層理弱面的試樣較低。

圖 12 波浪形臺(tái)階及層間撕裂形成示意圖[16]Fig. 12 Schematic diagram of the formation of wavy steps and interlayer tear[16]

4 討 論

巖石斷口細(xì)觀形貌復(fù)雜多樣，其粗糙程度反映了巖石破壞所需單位能量的多少。研究獲得的全斷面三維細(xì)觀形貌分形維數(shù)，不僅可以定量比較不同層理傾角層狀巖石斷面單位耗散能情況，并且從細(xì)觀角度解釋了不同層理傾角層狀巖石破碎程度的差異。巖石破壞過(guò)程中，對(duì)一個(gè)面積為 S的裂紋，在擴(kuò)展過(guò)程中外部載荷做功為 dw，彈性應(yīng)變能為 dA，塑性應(yīng)變能為 dU，表面能做功 dT，根據(jù)能量守恒，可得：

當(dāng)外部載荷做功超過(guò) dw，巖石裂紋發(fā)生擴(kuò)展。觀察不同層理傾角下的層狀巖石斷口細(xì)觀形貌，0°試樣斷口粗糙，分形維數(shù)較大，發(fā)生這種破壞所需的塑性應(yīng)變能與表面能較多，破壞能量閾值較大，因此在入射能相近時(shí)，產(chǎn)生的斷面較少但斷口粗糙，破碎程度較低。67.5°試樣的斷口平滑，分形維數(shù)較小，裂紋擴(kuò)展所需的能量閾值較低，產(chǎn)生的斷面較多，破碎程度較高。

巖石斷口微觀形態(tài)蘊(yùn)含了豐富的信息，記錄了巖石發(fā)生破壞時(shí)的不可逆變形，揭示了巖石的破壞機(jī)理及規(guī)律[19]。研究表明不同層理傾角下的層狀巖石斷口微觀形態(tài)各不相同，0°試樣的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度高，其破壞形態(tài)以破壞較難發(fā)生的解理臺(tái)階為主，45°～67.5°試樣的抗壓強(qiáng)度較低，其破壞形態(tài)以光滑平臺(tái)為主，從微觀角度解釋了不同層理傾角下層狀巖石的宏觀力學(xué)機(jī)制。對(duì)均質(zhì)巖石的微觀分析可知，巖石斷口存在多種花樣，如解理臺(tái)階、光滑平臺(tái)等。盡管觀察到了層狀巖石中獨(dú)有的層狀撕裂花樣，但并未對(duì)其產(chǎn)生條件進(jìn)行深入分析。本次研究表明，層狀撕裂花樣發(fā)生于加載方向與結(jié)構(gòu)面法向呈90°時(shí)，在層理弱面較早發(fā)生破壞形成裂紋后，巖石基質(zhì)形成橋，在承受撕力作用后形成層狀撕裂破壞，表現(xiàn)為局部多層臺(tái)階狀。

巖石的破壞特征包含強(qiáng)度與破壞形態(tài)兩個(gè)方面。以往宏觀分析對(duì)層狀巖石的研究主要著眼于層理弱面的存在對(duì)巖石強(qiáng)度的影響，忽略了層理弱面對(duì)巖石裂紋擴(kuò)展的作用。本次研究表明，層理弱面對(duì)不同傾角層狀巖石的裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展與聚合均產(chǎn)生較大的影響，即巖石的破壞形態(tài)與層理弱面的性質(zhì)有關(guān)。層理弱面為0°的試樣強(qiáng)度受巖石基質(zhì)控制，但層理弱面仍對(duì)巖石破壞的裂紋分布與走向產(chǎn)生較大影響。在巖石基質(zhì)破壞過(guò)程中需穿過(guò)層理弱面，裂紋優(yōu)先沿弱面集中的薄弱處擴(kuò)展，微裂紋也廣泛存在于弱面處。

5 結(jié) 論

(1) 動(dòng)態(tài)壓縮下層理弱面對(duì)巖石的抗壓強(qiáng)度的影響較大。層理傾角為0°～22.5°的試樣動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度較大，破碎后的巖石塊度較大。層理傾角為45°～67.5°的試樣強(qiáng)度較低，破碎程度較高。層理傾角為90°的試樣強(qiáng)度較高，破碎程度較大。

(2) 不同層理傾角千枚巖的斷口形貌分形維數(shù)隨層理傾角增大呈U 型變化。表明在層理弱面傾角為0°時(shí)，斷口表面最粗糙，起伏度大，形成單位斷口所需的能量較多，因此在入射能相近時(shí)，破碎程度較低。在層理傾角為45°與67.5°時(shí)，分形維數(shù)D 較小，斷口較平滑平坦，形成單位斷口所需的能量較少。

(3) 從強(qiáng)度與裂紋擴(kuò)展兩方面考慮層理弱面對(duì)層狀巖石破壞特征的影響。對(duì)于層理傾角為0°的試樣，強(qiáng)度由巖石基質(zhì)控制，但層理弱面仍對(duì)巖石破壞的裂紋分布與走向產(chǎn)生較大影響；對(duì)于層理傾角為22.5°的試樣，發(fā)生了穿越層理弱面拉伸與沿層理弱面滑移的混合破壞，強(qiáng)度與裂紋走向均受巖石基質(zhì)與層理弱面共同控制；對(duì)于層理傾角為45°～67.5°的試樣，為沿層理弱面的滑移破壞，巖石的強(qiáng)度、微裂紋的走向與分布均受層理弱面控制；而對(duì)于層理傾角為90°的試樣，斷口出現(xiàn)層狀撕裂花樣。試樣首先發(fā)生沿層理弱面的劈裂破壞，隨后在層理弱面與巖石基質(zhì)內(nèi)部缺陷結(jié)構(gòu)的共同作用下，發(fā)生局部的穿越層理弱面的破壞，其動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度受巖石基質(zhì)的影響較大，在層理弱面較早形成縱向宏觀裂紋，導(dǎo)致該層理弱面角度下裂紋受層理弱面的影響較大。