基于PFC-GBM方法的矿物组成对花岗岩单轴压缩力学特性影响

摘要

为研究花岗岩内各类矿物的体积分数、矿物粒径大小、矿物粒径分布非均匀性3个因素对花岗岩抗压力学特性的影响规律，采用GBM (grain-based model)方法对花岗岩微观矿物组成建模，确定了各因素影响抗压力学特性的强弱，在裂纹演化的角度揭示各因素影响抗压力学特性的机理。研究结果表明：各参数与花岗岩强度均有较高的相关性，花岗岩抗压强度随石英、长石体积分数及平均粒径的增长呈上升趋势，随云母体积分数与非均质因子的增加呈下降趋势；矿物体积分数对强度影响由强到弱为石英、长石、云母体积分数，粒径参数对强度影响次序为平均粒径、非均质因子；矿物体积分数与晶内3种接触占比增减的相关性较高，平均粒径主要影响晶内与晶间接触占比，非均质因子则会导致同种与异种晶间接触占比发生变化，这3种方式都能够在不同程度上改变模型破裂所消耗的能量和裂纹发育路径，进而影响单轴抗压强度。

关键词

花岗岩 / 矿物组成 / GBM模型 / particle flow code(PFC) / 抗压强度 / 裂纹演化