基于粒径差异性的粗砂岩强度参数特征分析

作者：谢良甫; 刘晓东^*; 张家兵; 祝清阳

来源：矿业研究与开发, 2022, 42(01): 120-126.

DOI：10.13827/j.cnki.kyyk.2022.01.020

• 粒径比
• 数值模拟
• 裂纹演化
• 破坏模式
• 灰色关联模型

为探究粒径差异性对粗砂岩抗压强度、弹性模量、泊松比、裂纹演化的影响规律与关联程度,以室内试验为基础,采用颗粒流数值模拟软件PFC3D进行参数标定获取岩体合理细观参数,建立不同水平粒径比模型并进行单轴压缩模拟试验,分析基于粒径差异性的粗砂岩各参数的变化规律,并通过灰色关联模型定量分析粒径比与粗砂岩力学参数的相关性。结果表明:粒径比由2.0增至5.0,岩体抗压强度降低了29.93%,弹性模量降低了17.20%,泊松比增大了5.69%。根据裂纹演化规律将其分为第一区间(2.0≤r≤3.0)、第二区间(3.0<r≤4.0)、第三区间(4.0<r<5.0),张拉与剪切裂纹数均与粒径比表现为负相关,剪切裂纹变化趋势为第三区间<第二区间<第一区间;张拉裂纹在第一区间内浮动较大,第二、三区间变化趋势相近。破坏模式的影响分析表明,粒径比较小时模型内粒径差异性较弱,颗粒分布较为均匀,颗粒之间形成的黏结接触面积较小,其抵抗黏结作用所产生的变形较弱,颗粒粒径对裂纹在延展方向上的影响作用较弱,此时模型多发生剪切破坏。灰色关联模型数据显示,与粒径比关联度最大的为泊松比,最小的为剪切裂纹数,其值分别为0.575和0.519,在试验中充分考虑粒径比的差异性,有助于合理调控与获取粗砂岩岩体的相关力学参数。

• 单位
  新疆大学; 建筑工程学院