为研究砂岩细观层面的力学响应及破坏特征,本文首先开展室内岩石压缩试验和基于平行黏结模型的PFC2D单轴宏细观参数关联性数值试验;然后采用试错法确定各细观参数对宏观力学指标的影响程度排序,并进行显著因子交互作用分析;最终利用回归分析建立宏细观参数间函数关系;运用控制变量法研究岩样裂纹演化及破坏形式的主要影响因素。研究结果表明:(1)单轴抗压强度σc与平行黏聚力■、黏结法向强度■、黏结内摩擦角■呈非线性关系;(2)弹性模量E与黏结模量■、黏结刚度比■呈多项式关系;(3)泊松比v与■、摩擦系数μ呈线性关系;(4)抗拉强度σt与■呈较好的线性关系;(5)岩样裂纹演化与破坏形式主要受黏结强度比■影响,其与拉伸裂纹数目负相关,与剪切裂纹数目正相关;随■增大,岩样的破坏形式呈拉伸破坏—共轭破坏—剪切破坏的变化特征。室内试验和数值模拟的单轴压缩σ-ε演化规律及破坏形式基本一致。

国家自然科学基金(41977238)；河南省博士后科研项目(202103049)；河南省高等学校重点科研项目(23A440005)；

1 平行黏结模型理论及重要参数
1.1 平行黏结模型理论
1.2 PFC2D模型主要宏细观参数
2 试验设计
2.1 室内试验
2.2 数值模拟
3 数据分析
3.1 多因素方差分析
3.2 显著因子交互作用分析
3.2.1 平行黏结黏聚力、法向黏结强度、内摩擦角对UCS的影响
3.2.2 平行黏结模量和平行黏结刚度比对E的影响
3.2.3 平行黏结刚度比和颗粒摩擦系数对v的影响
3.3 回归分析
4 裂纹演化与破坏形式分析
4.1 黏结强度比 σ ˉ c / c ˉ 的影响
4.2 平行黏结刚度比k*的影响
4.3 平行黏结内摩擦角 φ ˉ 的影响
4.4 颗粒摩擦系数μ与平行黏结模量E*的影响
5 细观参数标定方法及应用
5.1 标定方法
5.2 实例验证
6 结 论

吴禄源,朱永恒,白海波,冯义,李辉,苏承东.砂岩颗粒流平行黏结模型宏细观参数关联性研究[J].矿业科学学报,2023,8(04):487-501.DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2023.04.005.