考虑细观组分实际分布的花岗岩变形破坏过程颗粒流模拟
摘要
花岗岩是一种由石英、长石和黑云母等细观组分组成的非均质岩石,其变形破坏过程取决于细观组分的分布与相互作用,可以使用颗粒流模型来研究这种非均质性与岩石的宏细观关系.本文以甘肃北山花岗岩为例,通过提取单轴压缩试验视频中的单帧图像,将矿物识别传统方法与图像灰度阈值分割技术结合起来、得到了不同细观组分的实际位置,使用二维颗粒流代码(PFC2D)中的代码包FishTank生成了细观颗粒的初始分布,根据实际位置和具体类型确定初始分布中的颗粒类型,使用平行连接模型来表征细观组分颗粒之间的相互作用,使用宏观力学性质参数来标定细观力学性质参数,建立了基于实际分布的花岗岩颗粒流模型,讨论了试件变形破坏过程中裂隙和力链的演变过程.结果表明,颗粒流模拟所得花岗岩宏观力学性质参数(峰值应力、弹性模量、泊松比)与试验结果的相对误差平方和达到了可靠性要求;花岗岩破坏过程中主要裂隙延伸方向平行于压应力方向;裂隙主要分布于长石组分区域、以拉裂隙为主;力链网络演变过程与岩石变形破坏过程基本一致.本文以细观组分实际分布为研究对象,反映了岩石组成的本质特征,对研究岩石宏细观关系、预测变形破坏过程都具有重要的参考价值.