【摘 要】
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花岗岩以其优越的力学性质在工程中被广泛利用,提出一种多级平行黏结晶体模型(Multi Pb-GBM)用以模拟类晶体花岗岩的微观结构.以平行接触模型代替传统的光滑节理模型来刻画晶
【机 构】
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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,北京100029;中国科学院地球科学研究院,北京100029;中国科学院大学地球与行星科学学院,北京100049
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花岗岩以其优越的力学性质在工程中被广泛利用,提出一种多级平行黏结晶体模型(Multi Pb-GBM)用以模拟类晶体花岗岩的微观结构.以平行接触模型代替传统的光滑节理模型来刻画晶体边界,将平行接触模型分为3种类型:晶体内部接触、同种矿物内部的晶体边界接触以及不同种矿物的边界接触.应用单轴压缩试验和巴西劈裂试验对模型的微观参数进行校正,开展多组数值试验研究晶体尺寸分布系数影响下脆性花岗岩试样的动态损伤破裂演化过程,并基于Fish函数建立一套完整的裂隙监测系统以记录微裂缝的行为特点.研究结果表明:(1)晶体尺寸分布系数对破裂模式会产生影响,单轴压缩试验与劈裂试验中张拉裂纹均占据主导,随着花岗岩晶体尺寸的增大,单轴抗压强度(UCS)和抗拉强度(UTS)均呈现出增大趋势.(2)不同矿物晶界处的裂纹数量多于同种矿物晶界处的裂纹数量,随着平均晶体尺寸分布系数的增大,晶界处的裂纹数量逐渐减少,内部破裂数量相对增多.(3)微裂纹首先出现在第三级接触处,随后二级接触处发生断裂,最后一级接触裂纹数目迅速增大.(4)单轴压缩试验是由钾长石-石英边界为主的晶间破裂向钾长石-斜长石为主的晶内损伤转化的过程,直至宏观破坏的发生.
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