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各向异性是砂岩的一个重要性质。层状砂岩常常表现为横观各向同性,对围岩的变形和应力分布的影响十分显著,层状砂岩有着复杂的力学特性,是影响工程长期稳定性的关键因素,深入开展层状砂岩力学特性方面的研究具有重要意义。本文选取砂岩为研究对象,通过室内试验开展其力学特性方面的各向异性研究,主要研究内容如下: 1)采用RMT-150C岩石力学试验系统对不同层理砂岩进行巴西圆盘劈裂试验,研究了层理角度对层状砂岩抗拉强度以及破坏模式的影响,建立了抗拉强度与层理角度的经验公式,通过对不同层理砂岩的劈裂破坏模式进行分析提出了对抗拉强度公式的质疑。 2)采用RMT-150C对横观各向同性砂岩进行单轴和三轴压缩试验,获得了全程应力-应变曲线,研究了纵波波速、应力应变曲线、单轴和三轴抗压强度、变形参数和强度参数随着层理角度的变化规律,分析总结各向异性特征对砂岩纵波波速、单轴和三轴抗压强度、变形参数和强度参数的影响规律;通过观察不同层理角度砂岩试样的破坏过程和破坏裂纹图,确定了试样的破坏发展过程和最终破坏模式与层理角度和围压的关系,总结了围压和层理角度变化对破坏模式的影响。 3)采用RMT-150C对横观各向同性砂岩进行卸荷试验,获得了全程应力应变曲线,研究了不同层理角度下砂岩的应力-应变曲线、加载阶段弹性模量、卸荷阶段变形模量、峰值强度和强度参数随着层理角度的变化规律;通过观察试样的破坏发展过程和最终破坏模式,总结了不同层理角度砂岩卸荷破坏模式的各向异性。 4)系统总结了三种不同层理倾角岩体破坏准则的基础上,通过对非连续破坏准则的研究,基于Mohr-Coulomb准则、弱面强度理论和最大轴向应变理论,提出了一个不同层理倾角砂岩加卸载破坏准则,并且分析了参数中的力学含义,给出参数的确定方法,并与本文试验结果进行对比,理论强度曲线与试验数据具有较好的一致性,表明该破坏准则可以较好的描述材料的各向异性,验证了不同层理倾角砂岩加卸载破坏准则的正确性。 5)系统总结了层状岩体各向异性的本构关系以及弹性参数随层理角度的转换关系,并将层状砂岩在卸荷过程中变形模量的降低看做是一种损伤,提出了层状岩体卸荷损伤等效力学模型。