摘要

岩石材料的宏观力学性能受到其细观结构的控制作用,随着岩石多尺度力学研究的不断深入,具有颗粒可破碎特性的颗粒离散元模型逐渐成为该研究领域的有力工具。以往的研究较少考虑晶内网格形态与岩石矿物晶体结构的对应关系,关于晶内网格形态对颗粒模型计算结果影响规律的研究也相对缺乏,这不利于模型的进一步精细化构建以及对不同模型计算结果的对比分析。在已有研究的基础上,采用Neper插件结合通用离散元程序,并综合考虑矿物晶体的解理特性构建了6种晶内网格划分模式。基于单轴压缩模拟试验分析了不同划分方式对计算结果的影响作用。结果表明,所提出的晶内网格构建方式可以再现矿物颗粒的解理特征,为离散元模型的精细化构建提供了多种选择;晶内网格形态差异对抗压强度的影响最明显,而对泊松比和弹性模量的影响较小;宏观力学参数的稳定性受子颗粒形状和晶内路径方向均匀度的共同影响,其中子颗粒形状的影响更为显著;微裂纹的数量主要与子颗粒几何特征有关,多边形子颗粒相比于三角形子颗粒更易引发岩石破坏时微裂纹总体数量的增加;子颗粒圆形度的增加会减弱颗粒间的互锁作用,从而导致裂纹数量降低。因此,在使用岩石颗粒离散元模型时应充分考虑模型构建方法对于计算结果的影响作用,从而提高仿真计算的可靠度。

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