矿物颗粒形状的岩石力学特性效应分析

岩石作为矿物颗粒的集合体，其宏观力学特性主要影响因素为矿物的细观形态特征。基于颗粒流理论，建立了4种代表颗粒形状用于模拟石英砂岩的矿物颗粒，并采用球度指标对矿物颗粒形状进行参数量化。通过石英砂岩的室内三轴试验校准了颗粒流模型的细观参数，在此基础上进行四种矿物颗粒形状试样的岩石三轴力学模拟试验。研究结果表明：颗粒的球度越大，试样的启裂强度、损伤强度和峰值强度均越低。随着颗粒球度的增加，试样的弹模降低，泊松比增大。内摩擦角和黏聚力则随球度的增大而下降。根据岩样数值试验中的变形数据，研究了不同颗粒形状剪胀角随着塑性剪切应变的演化规律。