非貫通斷續節理巖石剪切力學特性及破壞機理研究

關鍵詞： 巖石力學; 剪切破壞; 斷續節理; 節理傾角

中圖分類號： TB9 文獻標志碼： A 文章編號： 1674–5124（2025）02–0019–11

0 引言

巖體內普遍存在著各類結構面，如層理、節理和斷層等，這些結構面降低了巖體的完整性，減弱了巖體力學強度，尤其是抗剪性能，對巖土工程穩定性具有顯著的負面影響[1]。如意大利瓦伊昂（Vajont）滑坡事故、我國和順呂鑫煤業邊坡滑坡事故，均源于巖體內部結構面導致巖體力學性能顯著下降，降雨、地震等外界因素進一步加劇這一問題，從而引發了滑坡災難，造成了巨大的經濟損失和人員傷亡。在巖土領域中，特別是巖石邊坡工程，大多數地質災害均是巖體裂隙、節理等構造變化劣化了巖體抗剪力學性能造成的。因此，研究節理、裂隙等不連續構造對巖體剪切應力作用下力學行為的影響及其破壞機理，對巖土工程設計、地災害防治具有重要意義[2-3]。

眾多學者通過室內試驗、數值模擬等研究了節理巖石在不同條件下的力學特性和破壞特征。對于壓縮作用下節理巖石的研究相對較多，如章德超等[4]基于DIC 數字圖像技術，研究了裂隙位置、裂隙傾角等不同裂隙分布對巖石單軸壓縮條件下的力學特性和變形破壞特征的影響。張朝俊等[5] 基于超聲和數字圖像技術，研究了裂隙砂巖單軸壓縮下的應變場演化和超聲波時移衰減特征，得出了不同裂隙傾角下巖石的裂紋擴展和破壞特征。而對于剪切作用下的節理巖石研究則相對較少，如王剛等[6] 采用完整及非貫通節理花崗巖進行剪切試驗研究，分析了其宏觀力學特性、聲發射信號特征、顆粒流細觀演化規律等，提出可利用聲發射信號特征預判花崗巖的剪切破壞，分析了節理對巖石剪切強度和裂紋擴展的影響。劉遠明[7] 通過直剪試驗對非貫通節理巖體進行了裂紋貫通擴展試驗研究，提出非貫通節理巖體的破壞和失穩最終都是由于巖體內部節理面的張開、閉合和擴展而產生的貫通滑移所致，巖體整體的破壞特征表現為原生節理和自節理端部擴展的巖橋斷面所組成的復合破壞面。胡波等[8] 通過節理巖體室內試驗，引入法向變形協調條件，基于Mohr-Coulomb理論，推導了共面閉合斷續節理巖體的直剪強度公式，得出巖石剪切破壞面以拉剪復合破壞為主，同時伴隨大量拉張微裂隙，且巖石強度和變形具有明顯的階段性特征。刑文政等[9]采用水泥砂漿制作了不同形貌參數的人工劈裂結構面并進行剪切試驗，獲得了不同參數條件下巖石結構面的抗剪強度和峰值剪切應力與正應力之間的應力比。并在分析峰值剪切強度和應力比數據基礎上，提出一種考慮材料強度修正的改進模型。韓學賢等[10]開展了不同角度充填節理的花崗巖直剪試驗，對充填節理花崗巖的剪切破壞力學特性、損傷演化及裂紋擴展規律進行了研究，得出充填物主要改變裂紋擴展的介質，而節理角度主要影響巖樣剪切時節理面的受力狀態；巖石損傷破壞過程同樣可分為裂紋閉合、萌生、擴展破壞3 個階段，裂紋擴展分別沿水平方向及平行節理方向。GEHLE 等[11]對含不同雁形排列節理的模擬巖石試件開展了大變形直剪試驗，得出了斷續節理巖體的剪切破壞的變形破壞機制。上述研究分別從不同角度揭示了節理巖石的剪切破壞力學行為和特征，包括非貫通巖石的破壞特征和裂紋擴展過程，以及不同節理角度下巖石的剪切力學特性和損傷破壞演化過程。

然而，實際工程中的巖體節理往往是非單一、非連續、復雜多變的，對于斷續節理與連續節理、單節理與多節理巖體，其力學行為和破壞特征均具有顯著差異。如邊坡巖體、巷道圍巖等，由于存在多組不同角度、不同長度、不同貫通和充填狀態的節理，在地震、爆破震動、鑿巖鉆進等擾動下會導致出現沿節理方向或節理交錯方向的裂隙擴展甚至貫通，從而影響巖體整體穩定性甚至發生災害事故。因此，研究多組非貫通節理巖石的力學行為和變形損傷特征，尤其在壓剪荷載作用下的影響規律，對于巖石工程穩定性分析和設計、施工等均具有重要的指導意義，但此方面的相關研究卻甚為少見。因此，本文通過預制多條斷續節理的巖石試件，開展室內剪切試驗，并基于DIC 數字圖像技術，對巖石試件剪切破壞全過程的表面全場應變進行實時監測，從而揭示斷續結構面巖石的剪切破壞機理及其力學特性，為巖石工程節理巖體穩定性分析和監測支護提供理論基礎。

1試樣制備及試驗方案

1.1試樣制備

由于天然節理巖石試樣取樣困難，且天然巖石內含斷續節理數量、形態等特征各異，極難獲得滿足試驗要求且具有一致性節理特征的巖石試樣。因此，針對節理巖石試驗，通常采用相似材料澆筑，結合預制節理、水力切割節理等方法模擬巖體賦存的節理構造，并開展相關試驗研究。研究結果與實際巖體表現的規律具有較好的一致性[12]。本次試驗采用以水泥、石英砂等制作類巖石試樣，水灰比為0.45，灰砂比為1.0，試樣長100mm、高100mm、寬30mm。試驗所選用材料和相似性為與常見砂巖原巖進行類比，結合相似理論和前人研究基礎，選用巖石密度、單軸抗壓強度、彈性模量、黏聚力和內摩擦角幾個參數相似性作為類巖石材料的相似準則，同種類和配比材料另外制作了標準圓柱體和立方體試樣進行了單軸壓縮和剪切試驗，得出其密度、單軸抗壓強度、彈模等參數與砂巖[13]的性質參數對照見表1，各主要參數均與原巖較為接近。每個水泥試樣上預制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5 條等間距斷續節理試樣，寬10mm，凈間距為10 mm（節理中心間距20mm）。根據節理傾角α不同，制備7組含斷續節理試件組，分別為0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°，如圖1所示。

制作過程中，采用立方體試模及節理插片進行砂漿澆注，澆注前在試模內各表面涂一薄層潤滑油作為脫模劑。混合砂漿經攪拌充分混合，倒入試模中，使拌合物高出試模口，放在振動臺上進行振動，振動至砂漿基本均勻。靜置試模6～7h，在砂漿完全凝固前拔出節理插片。24h后砂漿完全凝固，拆模。取出試模內的砂漿試塊放入恒溫恒濕的養護箱養護14d。同時，為便于試驗時采用DIC技術測試其全場應變，在澆筑養護好的試樣表面，人工噴涂制作大小不一、分布不均、較為密集的散斑點。制作好的試樣如圖2 所示。

1.2試驗方案及過程

試驗采用長春科意試驗儀器有限公司的巖石直剪試驗機（TFD-20H/50J），設備法向最大荷載20 kN，切向最大荷載50kN，均可采用位移、荷載和變形控制加載。

試驗時為防止試樣傾覆，法向施加0.1MPa正應力（1000N）且全程恒定，剪切采用荷載控制進行加載，速度為10N/s，破壞后采用位移控制繼續加載至荷載不再上升，速度為0.2mm/min。為了同時記錄試樣剪切過程中的變形及破壞特征，采用德國Lavision 公司的StrainMaster數字圖像設備對試件表面變形進行全過程實時監測。試驗設備布置和試樣安裝如圖3 所示。具體試驗過程為：

1）安裝節理巖石試樣；

2）在試驗機試件安裝固定完成后，啟動DIC系統，開啟照明、采集、分析系統，核驗校準圖像質量；

3）開始加載，數據采集系統與力學試驗機同步運行，采集全視野、全時域的試樣形狀、位移與變形數據。

2試驗結果與分析

2.1剪切作用下巖樣力學特征分析

圖4為含不同傾角節理試樣的剪切荷載-位移關系曲線。結果表明，隨著剪切位移增加，剪切荷載不斷上升，直至巖石試樣發生破壞，剪力-位移曲線急速降低，隨后剪切荷載因試件上下部分節理的摩擦作用，呈一定范圍內的波動并明顯逐步降低至趨于穩定。

圖5為巖樣最大剪切荷載與節理傾角的關系曲線。整體上，隨著節理傾角增加，峰值剪切荷載有較為明顯的波動，呈隨傾角增加逐漸升高的特點，75°時峰值荷載最大。傾角為90°的試樣較75°試樣峰值剪切荷載顯著降低，主要原因是90°試樣在剪切過程初期就產生了平行于預置節理（垂直于應力加載方向）的貫通裂紋，之后盡管在剪切方向逐漸出現連接節理尖端貫通裂紋，但巖樣的整體抗剪強度已大大減弱。

圖6 為各試樣剪斷時最大剪切位移與節理傾角的變化關系，可以看出整體上，以45°為分界線，最大剪切位移量呈現沿兩端（0°或90°）向中間值（30°或60°）增大變化，即45°以前，隨最大剪切位移節理角度增大而增大，45°以后，隨節理角度增大而減小。同時0°和90°、15°和75°、30°和60°的位移相差不大，有較好的一致性，考慮其應為新貫通節理方向基本與原有節理相交且與臨近節理對角相連，即整體節理貫通后走向基本相同所致。圖7為試樣剪切過程中法向位移與剪切位移的關系曲線，結合圖4可見各試樣均在首個峰值荷載附近出現明顯增大趨勢，也即此時巖樣沿原節理尖端產生的新生裂紋已逐步擴展并貫通，之后的法向位移增加主要為巖樣含新生裂紋巖橋的殘余強度以及節理摩擦所產生的剪脹效應所致。

2.2巖樣剪切破壞模式與破壞機理分析

圖8為不同預置節理傾角試樣的破壞模式。從中可知，對于0°～45°傾角試樣，裂紋從預置節理端部萌生，相鄰節理產生的裂紋橫向發展，導致相鄰節理首尾相連，最終形成一條貫通節理；當節理傾角高于45°時，裂紋自端部萌生，有次生裂紋近似沿加載方向擴展至預制節理中部，次生裂紋可能沿不同路徑錯開，裂紋的萌生擴展模式逐漸復雜，呈現多條裂紋的破壞模式，節理間裂紋數量也逐漸增多，并且出現多級承載現象，表現為剪切力-位移的峰后波動現象。

圖9為DIC系統監測獲得的試樣發生剪切破壞后的剪應變云圖。結果表明，峰值剪切應變主要集中在預置節理尖端附近，并沿著尖端呈類翼型擴展分布，這說明剪切應力集中區也主要分布在節理尖端，其壓剪應力合力方向即為新生裂紋的萌生、擴展和貫通方向。同時結合圖8 可見巖樣在壓剪應力作用下，裂紋自尖端沿相鄰裂紋的尖端方向擴展貫通，并最終發生破壞，也即新裂紋均與最大主應力（剪應力）方向斜交，其整體最終擴展（貫通）方向與剪力方向趨于平行，這與格里菲斯強度準則相符合[13]。

結合巖土材料剪脹理論，無論是完整巖石還是節理巖石，在剪切過程中均會產生塑性體積變形，也就是剪脹[14]。實際上，節理巖石在壓剪荷載作用下，節理在剪切過程中既會出現剪脹，也可能會出現剪縮，尤其是在初始剪切階段。本次試驗所施加的法向應力很小，其剪縮效應相對較小，從圖7也可以看出，主要還是以剪脹變形為主。借鑒前人研究成果，試樣在發生節理貫通并剪斷時，其剪脹角應為巖樣破壞前的最大值（可將其定義為破斷剪脹角），之后將變為貫通結構面剪切，從圖4 中剪力均突然急劇降低可證實。根據Barton、肖維民等提出定義，巖樣的破斷剪脹角可為剪斷時剪切位移處的切線與水平方向傾角[15-16]。0°～90°破斷剪脹角分別為35.2、16.8、18.4、32.1、30.2、29.6、25.3。對于節理傾角0°～45°，其破斷剪脹角隨角度增大而減小；對于45°～90°試樣，同樣隨角度增大而減小，但減小幅度不同，且整體剪脹角更大，推測其應為傾角越大，其沿水平剪切方向的等效巖橋長度更大所致。

3基于DIC數字圖像的損傷變形演化規律

3.1不同傾角下剪切應變發展規律

傾角0°節理試樣的剪切應變演化過程如圖10所示。可以看出，在施加10% 峰值荷載時，試樣中部節理區域出現較小應變，表明試樣中部節理兩端區域已開始出現損傷變形。在施加30% 峰值荷載時，中部區域應變增大，左側也已開始出現損傷變形并向邊緣發展，變形破壞沿節理由加載方向發展，之后隨載荷不斷增大，當荷載達到70% 峰值荷載時，左側節理貫通，之后隨載荷增大至100% 峰值載荷，變形破壞由中部沿節理向右側發展直至節理完全貫通破壞。整體上表現為節理試樣的左側變形更加明顯，破壞程度由左向右依次減弱。圖10（f）為最大剪切應變演化過程，10%～70% 峰值荷載時，對節理試樣的最大剪切應變影響較小。隨著荷載水平的繼續增大，在達到80% 峰值荷載之后，試樣的最大剪切應變隨載荷增加而顯著增加，剪切變形也更加明顯，直至達到峰值載荷時試樣出現明顯破壞。

圖11為傾角15°節理試樣的剪切應變演化過程。可見，在施加10% 峰值荷載時，試樣部分節理位置出現一定程度變形。在施加30%～50%的峰值荷載時，變形主要集中在試件中部區域節理。當達到70% 峰值載荷之后，變形破壞由試件中部向左右兩側擴展。隨后至100%峰值載荷，直至節理完全貫通，且變形破壞主要集中在左側節理。圖11（f）顯示最大剪切應變在10%～50%峰值荷載時，對試樣的最大剪應變影響較小。在60%～90%的峰值載荷水平內，最大剪切應變隨載荷增加而明顯增加，試樣產生了較為明顯的剪切變形。至90% 荷載以后，最大剪切荷載快速上升，節理試樣破壞加劇。

圖12為傾角30°節理試樣的剪切應變演化過程。在施加10% 峰值荷載時，試樣的應變場分布較為分散，并沒有出現顯著的應變集中區域。施加20%～90% 峰值載荷時變形集中于節理周圍，隨荷載的增加變形增大，尤以右側節理變形最為突出。當荷載增加至100%峰值載荷時節理變形陡然增大，試樣各節理被裂隙貫通。其最大剪切應變演化趨勢與15°試樣基本一致。

圖13為傾角45°節理試樣的剪切應變演化過程。在施加10% 峰值荷載時，右側節理周邊應變比較集中，隨荷載水平不斷增加，右側兩節理變形不斷加大，但直至100% 峰值載荷，節理試樣未出現整體貫穿變形。圖13（f）顯示，隨荷載的不斷增大，試樣最大剪應變逐步增大。但達到100% 峰值載荷時的最大應變值較小，未出現與0°、15°、30°節理試樣最大剪應變在接近100% 峰值荷載時相似的突增，而呈現漸進破壞過程。

圖14給出了傾角60°節理試樣的剪切應變演化過程。分析可知，施加10%～30% 峰值荷載時，隨荷載增加節理周圍應變增加。當至10%～30%峰值荷載時各節理之間出現垂直于節理的應變集中區域，并隨荷載增加變形逐漸增加。施加70%～100% 峰值荷載時可見節理周圍應變減弱，垂直兩節理之間的變形破壞逐漸增大，最終貫穿節理試樣，造成顯著變形破壞。圖14（f）可見，在施加10%～20% 峰值荷載時，最大剪應變有所降低。當施加20%～60% 峰值荷載時隨荷載增大最大剪應變不斷增大。施加60%～80% 峰值荷載時，剪應變明顯增加。當施加80%～100% 峰值荷載時，剪應變迅速增加，試樣顯著破壞。

圖15為傾角75°節理試樣的剪切應變演化過程，圖中可見，隨荷載的增加節理周圍應變增加，以節理Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ最為顯著，且節理Ⅳ出現沿節理兩端的變形擴展。但當達到100% 峰值載荷時，試樣并未橫向貫穿破壞，而是明顯沿著結構面傾向方向擴展。其最大剪應變（圖15（d））演化過程與傾角45°試樣的演化過程相似，隨荷載不斷增大，節理試樣最大剪應變逐步增大，達到100% 峰值載荷時的最大應變值較小，并未出現最大剪應變突增，呈現漸進破壞特征。

圖16為傾角90°節理試樣的剪切應變演化過程。由此可得，施加10% 峰值荷載時，試樣中心節理即產生了垂直于剪切荷載方向的變形破壞，且隨荷載不斷增大變形破壞不斷加劇。當達70%～80% 峰值荷載時，節理Ⅲ、Ⅳ之間、節理Ⅵ與右邊界間即出現垂直與加載方向的應變增強，最終在施加100% 峰值荷載時各節理間出現橫向貫穿破壞。圖16（d）顯示其最大剪應變在10%～40% 峰值荷載時，試樣的最大剪切應變增速較快，當施加40%～90% 峰值荷載時增速減緩。當施加90%～100% 峰值荷載時，最大剪切應變迅速增大，試樣破壞加劇。

3.2不同傾角下裂紋擴展規律

圖17 為不同節理傾角試樣的剪切破壞典型發展過程（由左至右分別為50%、70%、100%峰值荷載時刻）。圖17（a）顯示，傾角0°試樣中節理Ⅰ從左側邊緣起裂沿節理向右側發展至節理Ⅱ，節理Ⅴ從右側邊緣起裂形成翼裂紋，兩側起裂裂紋沿節理不斷向試樣內部擴展。節理Ⅱ拉裂張開形成宏觀裂隙，并沿節理向右側發展，節理Ⅳ張開形成翼型裂紋，節理Ⅴ剪裂張開形成右上裂紋，最終試樣沿節理方向全部破壞。圖17（b）可見，傾角15°試樣節理I從左側邊緣起裂并沿節理向右側發展至端部，節理II 由左側翹起端部起裂張開至右側端部，依次發展至節理V，最終各節理貫通。其中節理IV起裂裂隙沿初始裂隙左側中部至右側下伏端頭呈下凹圓弧狀。節理V從左側翹頭端起裂張開至左側中部，呈上凸圓弧狀。圖17（c）顯示傾角30°試樣節理I 由右側下伏端起裂向左上方擴展，并由左下方從試件邊緣向內部起裂。節理II 從左側節理起裂至右側節理下伏端，并由右側起裂向左斜上方擴展。節理III 由左側翹起端至右側節理中部產生張開裂紋。節理IV由左側節理翹起端起裂并向右下方擴展，且未貫通，并由右側節理下伏端上部起裂向左上方擴展，未貫通。節理V產生左側翹起端至右側節理下伏端上部的上凸狀裂隙，并由跨裂隙從左側翹起端沿初始缺陷水平擴展。然后，節理I 與II 裂紋貫通，節理II 左側裂紋貫通，右側裂紋輕微閉合。節理IV 左側裂紋與右側裂紋在同一平面處貫通。另可見節理I 右側裂紋在接近節理后向左上方擴展，于試件邊緣與左側裂紋匯合。至此所有節理貫通，試件顯著破壞。圖17（d）為傾角45°試樣破壞過程，節理IV 由左側節理上翹端起裂至右側節理下伏端貫穿開裂。節理III 從右側節理上翹端1/4 處起裂向左上方15°擴展，并超過節理II。節理IV 從左側節理上翹端至右側節理下伏端開裂。節理III 由左側節理上翹端至右側節理中部開裂，裂隙中段分叉指向右側節理下伏端。試件下邊緣中部豎直向上開裂。節理V 由左側節理上翹端起斜下指向右側邊緣，節理II 右側邊緣向左斜上擴展，最終裂紋貫通。圖17（e）可知傾角60°試樣節理I 由右側節理中部T 型開裂，左下分支先向左下30°擴展，后轉為水平。節理II、節理III 均由左側節理中部至右側下伏端貫穿開裂。節理IV 由左側節理下伏端1/4 處至右側下伏端貫穿開裂，節理V 由左側節理上翹端起裂向左水平擴展，再由右側節理上翹端水平向右擴展與右邊緣貫通。

圖17（f）為傾角75°試樣的剪切破壞全過程云圖。由圖可知，節理I 左側中部向左呈Y 型開裂，右側由節理下伏端向右下15°方向擴展，節理II 由左側節理下伏端向左側翹起端貫通開裂。再由右側下伏端1/3向右水平開裂，節理III 由左側節理下伏端至左側翹起端1/3處開裂貫通，再由左側節理下伏端1/3向右水平開裂。節理IV 由左側下伏端1/3至左側翹起端貫穿開裂。再由右側節理翹起端1/3向右側下伏端起裂并貫通，節理V 由左側節理翹起端水平向左開裂并最終貫通右側翹起端。右側節理翹起端的兩條裂隙，水平向右起裂、向右下方45度起裂，左側節理中部向右開裂、由右側翹起端1/3 處向右下開裂，最終與右側下伏端貫通。圖17（g）可知傾角90°試樣的節理V 右側從節理上端起裂向右下60°擴展，后轉向水平擴展至試樣邊緣，節理IV 從左側節理上端1/4開始起裂向左上方擴展至節理III 形成張裂紋，底部中間裂紋向上擴展。節理II 由左側節理上端向左水平擴展，再由右側節理下端向右水平發展。

上述分析表明，節理傾角對試樣的剪切應變演化過程及最大剪切應變具有顯著影響。不同的節理傾角對應著各自獨特的剪切應變演化路徑。節理傾角不僅影響裂紋的起裂位置，也顯著影響開裂破壞模式。對于節理傾角為0°、15°、30°、60°及90°的巖樣，隨著荷載水平的增加，最大剪切應變先緩慢上升，隨后迅速增大。相較之下，節理傾角為45°及75°的試樣在達到100% 峰值荷載時，其最大剪切應變變化仍然較小。當節理傾角小于45°時，裂紋從預置節理端部萌生，相鄰節理間的裂紋直接貫通，最終形成一條連續裂隙；而當節理傾角大于45°時，裂紋仍從端部萌生，但次生裂紋會沿加載方向擴展至預制節理的中部，且可能沿不同路徑錯開，導致多級承載現象的出現。

3.3節理傾角對最大剪切應變的影響

圖18對比分析了不同節理傾角對最大剪切應變演化過程的影響。從中可知，當節理傾角為0°、15°、30°、60°及90°時，隨著荷載水平的持續增加，最大剪切應變在初期緩慢上升。然而，當荷載從80%～90%峰值強度上升至100% 峰值強度時，最大剪切應變突然劇增，試樣出現明顯的變形破壞。對比各試樣變化規律，發現當節理傾角較大（通常超過45°）時，后期最大剪切應變的增加速率明顯低于其他角度。

結合節理的位置關系及裂紋擴展規律可知，裂紋傾向于沿節理走向擴展。在45°至90°傾角的試樣中，部分節理的主導裂紋或一些延伸出的次生裂紋主要垂直于加載方向發育，伴隨顯著的豎向位移及豎向應力集中，剪應力集中現象則有所減弱。特別是在75°和90°時，豎向裂紋尤為明顯，從而導致試樣破壞。

除了裂紋擴展機制的影響外，這種不連續節理之間的空間位置關系也是導致上述現象的重要原因之一。在這種斷續結構面試樣中，傾角越大，相鄰節理水平巖橋的長度越長。較長的巖橋可以提供更大的承載能力，能夠有效分散和吸收施加在裂紋尖端的應力，進而延緩裂紋的擴展。同時，隨著巖橋長度的增加，裂紋尖端的應力集中效應減弱，從而提高裂紋擴展的臨界應力。

4結束語

通過人工制作類巖石材料試樣（與砂巖相似），開展低正應力條件下（0.1 MPa）不同預置節理傾角的非貫通斷續節理巖石剪切試驗（5 組節理），討論了不同節理傾角對非貫通節理巖石在剪切應力作用下的力學特性，并基于數字圖像技術，總結了非貫通結構面巖石的剪切破壞機理，結果可為揭示非貫通多節理巖石的剪切力學特性和損傷變形破壞機制提供參考。

1）隨著剪切位移增加，剪切荷載逐步上升至破壞，隨后急劇下降并因節理摩擦作用波動，后一定時間內趨于穩定。不同節理傾角巖樣的峰值荷載隨著傾角增大呈波動上升趨勢。最大剪切位移隨節理傾角變化呈非線性特征，以45°為分界，傾角增大時位移先增大后減小，且0°、15°、30°分別與90°、75°、60°位移差異較小。法向位移在荷載峰值附近顯著增大，主要由新裂紋擴展及節理摩擦引起的剪脹效應所致。

2）節理傾角顯著影響裂紋的起裂位置與擴展模式。當節理傾角小于45°時，裂紋從節理端部萌生并迅速貫通；而當傾角大于45°時，裂紋從端部萌生并沿加載方向擴展，伴隨次生裂紋的形成和豎向應力集中，導致多級承載現象出現。

3）在試驗中發現，當節理的傾角超過45°時，其剪切試驗的后期階段中最大剪切應變的增長速度明顯低于其他傾角的試件。此類型的斷續節理巖石試樣中，傾角越大，相應較長的水平巖橋可有效分散位于裂紋尖端的應力，提高裂紋擴展前的臨界應力，從而有效延緩裂紋的擴展。