近日，地学TOP期刊《Rock Mechanics and Rock Engineering》上在线发表了题为“Mechanical Properties and Fracture Evolution of Transversely Isotropic Gneiss Under Tensile Stress”的研究成果，该成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室李三忠教授的博士生陶圩、郭玲莉副教授（通讯作者）、李三忠教授、赵淑娟副教授、王光增副教授以及中国地震局地质研究所的郭彦双副研究员等合作完成。

片麻岩发育片麻理，各向异性强，其力学行为在地下工程的安全性和稳定性中起着关键作用，片麻岩的强度和破坏模式可能随片麻理面的方向而显著变化。

该研究通过片麻岩拉张破坏试验，结合声发射（AE）、数字图像相关方法（DIC）和3D激光扫描技术获得的微破裂定位、应变场及破裂面粗糙度等参数，研究了各向异性角对片麻岩破裂机制的影响。受各向异性角影响，片麻岩试样在拉张应力下表现出三种不同的破坏模式：中心破坏、混合破坏和层活化破坏。宏观裂缝可分为大致平行于加载方向的中心裂缝和大致平行于片麻理面的非中心裂缝。应变数据显示，中心裂缝以拉张为主，而非中心裂缝表现出拉张-剪切混合性质（图1）。微破裂的时空分布和应变的局部化表征了裂缝初始位置和演化路径，中心裂缝从样品中心向两端扩展，非中心断裂则从边缘向内部延伸（图2）。随着各向异性角的增加，破裂面粗糙度降低，这与抗拉强度和累积能量趋势一致，各向异性角对片麻岩力学性能和断裂行为有重要影响。

图1 片麻岩破坏机制

(a)法向应变；(b)剪切应变；(c)破裂模式

图2 不同各向异性角度下微裂隙的空间分布

该研究得到了国家自然科学基金创新群体项目(42121005)、地震动力学与强震预测全国重点实验室开放基金(LED2024B07)以及李三忠教授泰山学者攀登计划项目(tspd20210305)的资助。

Wei Tao, Lingli Guo^*, Yanshuang Guo, Jingjing Zhang, Shujuan Zhao, Sanzhong Li, Guangzeng Wang, 2025. Mechanical Properties and Fracture Evolution of Transversely Isotropic Gneiss Under Tensile Stress. Rock Mechanics and Rock Engineering. https://doi.org/10.1007/s00603-025-04949-z

论文链接: https://doi.org/10.1007/s00603-025-04949-z