基于PFC2D模擬的礦物粒徑非均質(zhì)效應研究
關鍵詞：粒徑非均質(zhì)性 尺寸效應 力學特性 顆粒組合 離散元
摘要：巖石作為礦物顆粒的集合體,礦物粒徑非均質(zhì)性對其宏觀力學特性影響比較明顯。基于顆粒流程序PFC2D,通過設置不同種類粒徑組合及粒徑比來體現(xiàn)粒徑非均質(zhì)性,研究了粒徑非均質(zhì)性對巖石材料宏觀力學特性(彈性模量、峰值強度、泊松比)的影響。研究中設計了6種粒徑組合方案,粒徑種類數(shù)分別為:連續(xù)粒徑、10種、8種、5種、3種、2種,每種方案下設置5種平均粒徑及4種粒徑比,進行單軸壓縮試驗。結果表明,巖石內(nèi)部存在顆粒尺寸效應和粒徑非均質(zhì)效應,巖石彈性模量和峰值強度隨粒徑增大均呈減小的趨勢,隨粒徑非均質(zhì)性的提高整體上也呈減小的趨勢,但局部變化階段受模型中細顆粒含量及數(shù)量的影響會呈增大的趨勢。粒徑對彈性模量的作用機制主要是通過影響模型孔隙率實現(xiàn)的。研究結果揭示了巖石宏觀特性的變化是模型內(nèi)顆粒尺寸效應和粒徑非均質(zhì)性效應共同作用的結果,為掌握礦物粒徑對巖石強度及變形特性的影響提供了一定依據(jù)。
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