岩石是构建岩体工程的基础材料,服役期间受载路径与受载历史十分复杂。循环荷载是最常见、最简单的力学现象,与静态加载密切相关,但循环荷载作用下岩石的损伤演化与静态荷载作用下存有显著差别。掌握岩石的疲劳损伤演化规律有利于维护岩体工程的安全状态、提高服务年限,保障人民群众的生命财产安全。本文以红砂岩为研究对象,利用CMT5105微机控制电子万能试验机、数字图像相关(DIC)技术分别对静态荷载与循环荷载作用下岩石的变形损伤演化特征开展了实验研究。实验得到5种加载角度下人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)砂岩试件在静态荷载及循环荷载作用下加载全过程的全场域应变、位移,裂缝开口位移,裂纹起裂区域的最大主应变(ε1)均值等参数。通过对上述参数演化特征的分析与讨论,得到如下几点结论:(1)静态荷载作用下,加载角度的差异造成岩石在静载强度、应力状态及裂纹起裂位置等方面的变化。随着加载角度的增大,岩石的静载强度逐步上升,应力状态由拉剪复合应力状态向压剪复合应力状态过渡,裂纹起裂位置由预制切缝尖端向试件中心靠近。(2)静态荷载作用下,不同加载角度岩石的损伤演化都具有明显的阶段性。根据实验所得荷载-位移曲线及岩石全场域应变的分布与累积特征,将岩石的损伤演化进程划分为压密阶段、线弹性阶段、塑性硬化阶段、塑性软化阶段及破坏阶段。(3)循环荷载作用下,岩石经单级加载发生断裂时,滞回曲线族呈现“疏-密-疏”的演变规律;岩石的轴向变形在加载前期快速增长,后续的大部分循环周期内呈稳定缓慢增长,临近破坏时加速增长;ε1在加载前期分布较均匀,随后以稳定的速率在预制切缝尖端或其上某一位置处发生累积,逐步出现应变集中、不均匀变形、裂纹扩展等现象,临近破坏时ε1累积加速,裂纹快速扩展贯通试件;在裂纹的起裂区域,ε1均值的演变规律与岩石的轴向变形特征相近;此外,岩石的体积能、耗散能和弹性变形能的绝对值均随循环周期的增多呈U型发展变化规律。(4)循环荷载作用下,岩石经多级加载发生断裂时,在末级加载阶段中上述参数的演变规律与单级加载时相近。其它加载阶段,滞回曲线族多呈“由疏至密”的演变规律;岩石的轴向变形先快速增大后稳定缓慢增长;岩石中ε1的累积速率极低,裂纹起裂区域的ε1均值保持稳定的缓慢增长,但始终维持在较低水平;此外,岩石的体积能、耗散能和弹性变形能的绝对值均随循环周期的增多呈L型发展变化规律。(5)循环荷载作用下,疲劳加载的全过程中,沿翼裂纹的扩展方向,ε1值先增大后减小,在距裂尖约0.5至1 mm的区域ε1值最大;沿垂直翼裂纹的扩展方向,ε1值近似呈抛物线分布,即距裂尖越近,ε1值越大。翼裂纹的萌生、扩展贯穿了整个疲劳加载过程,始终控制着岩石的疲劳损伤断裂进程。