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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于矿物晶体模型的非均质裂隙花岗岩双轴压缩微裂纹演化特征
  • 作者

    严旭锋张振宇郝胜鹏窦浩然

  • 单位

    重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆大学资源与安全学院

  • 摘要
    为深入研究非均质矿物晶体微观结构影响下裂隙花岗岩的力学特性和损伤演化规律,结合花岗岩力学试验结果,开发了考虑矿物晶体结构影响的离散元数值模型,通过开展不同围压下裂隙花岗岩压缩试验,建立了围压和裂隙倾角双重因素影响下花岗岩应力峰值经验模型,从微观尺度上阐明了花岗岩微裂纹破裂机理。研究结果表明:(1)随裂隙倾角的增加,花岗岩抗压强度呈先降低后升高的趋势,在无围压条件下,裂隙倾角θ=31.8°时花岗岩的抗压强度最低。(2)应力加载过程中,花岗岩微裂纹演化呈空间局部化,沿晶张拉裂纹随机分布在试样内部,穿晶张拉裂纹则主要聚集在裂纹扩展阶段的断面附近,并伴随着宏观断裂。(3)随着围压的增大,总微裂纹数量逐渐增加,穿晶张拉裂纹在总微裂纹中的占比明显上升,围压为0, 10, 20和30 MPa时,穿晶张拉裂纹分别占总数的36.1%, 45.0%, 48.3%和51.4%。(4)非均质裂隙花岗岩强度特征受矿物基质空间分布的影响,正长石会阻止微裂纹的扩展和聚合。与单一剪切断面花岗岩相比,非均质性影响下“V”形宏观裂纹的花岗岩应力峰值更高。
  • 关键词

    非均质性裂隙花岗岩GBM模型双轴压缩破裂模式

  • 基金项目(Foundation)
    重庆市杰出青年科学基金资助项目(CSTB2023NSCQ-JQX0075);
  • 文章目录

    1 GBM建模方法及参数标定
    1.1 GBM建模流程
    1.2 双轴伺服加载原理
    1.3 GBM微观力学参数标定
    2 不同围压下含裂隙花岗岩力学特性
    2.1 应力-应变曲线
    2.2 裂隙倾角对试样应力峰值的影响
    3 不同围压条件下花岗岩微裂纹演化规律
    3.1 不同围压条件下花岗岩微裂纹空间分布
    3.2 不同围压和裂隙倾角条件下含裂隙花岗岩微裂纹累计数量
    3.3 非均质性对裂隙花岗岩损伤特性的影响
    4 结 论
  • DOI
  • 引用格式
    [1]严旭锋,张振宇,郝胜鹏,等.基于矿物晶体模型的非均质裂隙花岗岩双轴压缩微裂纹演化特征[J].采矿与岩层控制工程学报,2024,6(04):102-114.
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