某黑钨矿石破碎特征研究

针对矿石内部有用矿物非均匀分布的特点,开展了矿石内部岩相分析实验和单轴压缩实验,通过分析结果,在DIGIMAT中构建符合组分矿物微观结构的代表性体积单元(RVE)模型,并通过DIGIMAT,DIGIMAT-ABAQUS耦合两种情况下开展了矿石RVE模型破碎模拟.结果表明:(1)所研究黑钨矿石中有用矿物以颗粒状分布在矿石内部,其中钨颗粒长度范围为0.922～2.966 mm,宽度范围为0.137～2.144 mm、周长范围为2.23～10.979 5 mm、面积范围为0.070 3～3.612 5 mm2;钨颗粒圆度范围为0.177 6～0.701 1、凸度范围为0.584 4～0.986 3、矩形度范围为0.448 1～1.065 1、伸长率范围为1.066 3～6.729 9.(2)对黑钨矿石标准岩样进行轴压破碎实验,测得黑钨矿石单轴抗压强度为137.51 MPa、弹性模量为25.467 GPa、泊松比为0.35.(3)利用已构建矿石RVE模型,进行单轴压缩破碎模拟,在相同条件下,矿石单—组分矿物抗压强度从大到小依次为硅质岩矿物、石英矿物、钨矿物.     

多尺度内聚颗粒模型破碎过程研究

岩石破碎过程涉及到多个变量（应力、应变和孔隙率等）变化和裂纹的产生、拓展和聚集,是研究岩石破碎机制的重要途径。为了克服现有研究中岩石颗粒模型未考虑岩石内部特征问题,针对岩石内部颗粒非均匀分布、聚集的特点,开展了岩石轴压破碎试验和岩石岩相分析试验,并在此基础上,构建符合真实岩石内部特征的多尺度内聚颗粒模型。根据离散元的颗粒黏结模型（BPM）理论,求解了多尺度内聚颗粒模型不同粒级颗粒间黏结键的力学关系,发现与二级颗粒形成的黏结键断裂判据为 ≥ 2 GPa,三级颗粒之间形成的黏结键断裂判据为 ≥ 6 GPa,并基于该判据建立了用于模拟颗粒模型破碎的演化模型。通过模拟轴压破碎试验,破碎演化模型可以从细观角度得到颗粒模型各颗粒间黏结键承受力的实时变化和岩石破碎过程中黏结键从外而内的断裂顺序;从宏观角度得到岩石内部裂纹呈V形从上表面两端延伸并相交于岩石中部。通过与岩石轴压破碎试验结果对比发现,模拟试验得到的岩石裂纹特征与岩石轴压破碎试验结果相似,验证模型的可靠性,实现了从细观和宏观角度分析岩石破碎过程。