岩石单颗粒压缩破碎的数值模拟分析

岩石单颗粒压缩破碎的数值模拟分析*

徐永福①② 奚 悦① 冯兴波① 朱洪高② 褚飞飞②

【摘 要】岩石颗粒破碎是影响粒状材料剪切强度和变形的最主要因素，岩石颗粒破碎并不是想象的那么难，像花岗岩颗粒有时在很小的压应力作用下就可以破碎。岩石单颗粒破碎的物理试验结果常常很离散，完成大量单颗粒破碎的物理试验费时费力不现实，采用离散单元法(Discrete element method， DEM)PFC软件模拟单颗粒压缩破碎试验，既能克服单颗粒破碎物理试验的缺陷，又能解决单颗粒破碎物理试验工作量大的难题，是研究单颗粒破碎的理想选择。基于DEM的软件PFC2D，将粒径为0.075～0.1245mm的基本粒子捆绑成不同粒径的单颗粒，模拟岩石单颗粒压缩破碎试验，观察颗粒破碎演化过程，统计单颗粒破碎强度。计算单颗粒压缩破碎后颗粒分布的分维，验证单颗粒破碎强度的分形模型和单颗粒破碎强度的尺寸效应。文中引用玄武岩单颗粒破碎试验结果，与单颗粒破碎的离散单元模拟结果进行比较，验证单颗粒破碎强度的尺寸效应和修正的Weibull理论的离散单元模拟结果。 【期刊名称】工程地质学报 【年(卷),期】2015(000)004 【总页数】8

【关键词】岩石颗粒 破碎强度 离散单元 分形 分维

0 引 言

徐永福等(2014)从岩石颗粒破碎的分形模型导出颗粒破碎强度尺寸效应。Xu(2005)根据颗粒破碎强度的尺寸效应，修正了描述颗粒破碎概率的Weibull(1951)理论。根据冰粒的单颗粒压缩试验结果，统计冰粒破碎的分维，