层理方向对含预制裂纹页岩Ⅰ型断裂特性的影响

层状页岩受内部层理方位分布特征的影响，其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响，针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试验结果表明，试件的Ⅰ型标准化应力强度因子Y_Ⅰ会随着层理倾角的变化呈现出明显的差异性，并与层理倾角呈现出良好的三次函数关系，且仅在层理倾角β为0°和90°时，试件表现为纯Ⅰ型断裂模式，即层理倾角的变化会改变试件的断裂模式。同时，试件的Ⅰ型断裂韧度随着层理倾角的增大而逐渐减小，并与层理倾角呈二次函数关系；当层理倾角与预制裂纹角度垂直时，试件的Ⅰ型断裂韧度最大；而当层理倾角和预制裂纹角度平行时，试件的Ⅰ型断裂韧度最小。另外，基于扩展有限元法(XFEM),对半圆盘层状页岩试件的破断机制进行研究，验证了试验和计算结果的准确性。