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作者：杨柳;余哲涵;邓振龙;张记刚;鲁云辉;褚占宇;范勇;
单位：隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室;中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院;福建省建筑科学研究院;新疆油田公司勘探开发研究院;
摘要：为了探究页岩层状结构对裂纹扩展行为的影响以及裂纹扩展速率与能量释放率之间的定量关系，本研究对倾角为0°～90°的7组页岩半圆弯曲(SCB)样品进行了三点弯曲试验，并利用超快脉冲激光观测技术捕捉了整个断裂过程。结果表明：随着纹层倾角的增加，页岩样品的断裂峰值荷载和断裂韧性均显著降低；裂纹扩展行为可划分为2次偏转型、单次偏转型和未偏转型；能量释放率与裂纹扩展速率之间呈良好线性关系，且与基于热力学第一定律与Griffith最大能量释放率(MERR)准则建立的定量关系模型高度一致。在对称加载条件下，裂纹起始时未出现显著角度变化，这表明页岩裂纹扩展行为反映了能量释放率与断裂阻力之间的相互作用。此外，随着纹层倾角的增加，总应变能、弹性应变能与能量释放率均降低，裂缝分形维数总体下降，裂缝变得更加光滑，这有助于降低样品的破坏难度系数。
关键词：岩石力学;;纹层页岩;;三点弯曲;;断裂韧性;;纹层角度;;裂纹扩展
基金资助：国家自然科学基金项目(52374014)
