基于颗粒流GBM模型的花岗岩声发射相对平静期特征研究

摘要

为了研究不同晶体粒径大小对花岗岩声发射相对平静期的影响,基于颗粒流软件PFC2D构建花岗岩等效晶体模型GBM(Grain-based model,GBM)数值计算模型,通过室内试验结果对细观参数进行标定,模拟花岗岩试件单轴压缩声发射试验.分析了不同晶体粒径大小对试件应力—应变、峰值强度的影响规律,着重分析了试件破坏过程中裂纹、声发射时空演化特征及相对平静期的产生机理.同时,研究了试件声发射相对平静期前后能量变化特征及其与晶体粒径大小的关系.研究结果表明:①随着晶体粒径增大,试件的单轴抗压强度增大.试件破坏形式主要呈"X"型剪切和"V"型柱状劈裂.同时不同晶体粒径大小试件的微裂纹均以张拉破坏为主,且首先产生沿晶微裂纹,在声发射相对平静期起始点开始产生穿晶微裂纹.②试件在单轴压缩过程中,声发射在应力峰值前均出现不同程度的相对平静期,且在相对平静期前声发射产生的位置为沿晶体边界;在相对平静期起始点之后,将同时产生位于晶体内部和晶体边界的声发射.③声发射相对平静期内滑移能和阻尼能的变化量随着晶体粒径的增大逐渐减小.其中,由于在声发射相对平静期内声发射明显减少,岩石内部活动处于相对平静状态,因此释放的动能减少.