矿物粒径对花岗岩单轴压缩特性影响的试验与模拟研究

矿物粒径对花岗岩单轴压缩特性影响的试验与模拟研究

论文摘要

高放废物深部地质处置目前受到世界各国的高度重视。花岗岩是我国高放废物地质处置工程的候选围岩,深入了解处置库花岗岩的强度及破坏特性对于处置系统的设计及性能评价具有十分重要的意义。作为矿物颗粒的集合体,花岗岩是一种由石英、长石和黑云母等矿物组成的非均质岩石,矿物粒径对其宏观力学特性影响明显。以我国高放地质处置库预选区阿拉善花岗岩为例,选取矿物粒径差异明显的似斑状花岗岩和中粒花岗岩两类岩石,采用单轴压缩试验与数值模拟相结合的方式研究了矿物粒径对岩石力学特性的影响。单轴压缩试验在MTS815岩石力学试验系统进行,数值模拟采用基于离散元的颗粒流程序PFC2D完成。数值模拟过程中,以试件表面图像为基础,采用数字图像处理技术获取岩石内部矿物组分的实际空间分布,从而建立了精确反映花岗岩内部矿物种类及其空间位置的数值模型。利用该模型对花岗岩的单轴压缩试验进行了数值模拟,并与试验结果对比,论证了模型的可靠性。试验及模拟结果表明,阿拉善花岗岩破坏形式为脆性张拉破坏,裂纹大多平行于轴压方向,数字图像数值分析方法可真实地反映材料细观结构。矿物粒径对材料力学特性的影响主要表现为:细粒、等粒结构的岩石强度高,粗粒、不等粒结构的岩石强度低。研究成果可为掌握矿物粒径对岩石强度及变形特性的影响提供依据。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 阿拉善花岗岩单轴压缩试验
  •   1.1 试样制备与试验过程
  •   1.2 试验结果分析
  • 2 单轴压缩试验颗粒流模拟
  •   2.1 颗粒流分析法的基本原理
  •   2.2 颗粒流仿真模型的建立
  •     2.2.1 基于数字图像的颗粒流模型建立
  •     2.2.2 模型细观物理力学参数标定
  •   2.3 模拟结果
  • 3 试验与模拟对比分析
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 韩振华,张路青,周剑,袁广祥,王朋姣

    关键词: 阿拉善花岗岩,粒径,单轴压缩,离散元,数字图像

    来源: 工程地质学报 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,建筑科学与工程

    单位: 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室,中国科学院大学,华北水利水电大学

    基金: 国家自然科学基金(41272353,41402269),国防科工局科研项目,河南省高等学校青年骨干教师资助计划(2015GGJS-105)资助~~

    分类号: TU45

    DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2017-149

    页码: 497-504

    总页数: 8

    文件大小: 561K

    下载量: 295

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