基于纳米压痕的岩石非均质表征及随机FDEM模拟

岩石的非均质性显著影响岩石力学行为及岩石工程可靠性。为表征岩石非均质性，开展了花岗岩纳米压痕矩阵测试，获得了花岗岩细观非均质参数分布，通过随机场理论建立了基于纳米压痕的花岗岩随机场模型，进而将该模型嵌入连续-非连续 FDEM 模拟花岗岩半圆弯拉随机断裂行为，开展了花岗岩半圆弯拉实验，将实验结果与模拟结果进行了对比验证，讨论了花岗岩随机断裂行为。结果表明，花岗岩弹性模量呈现显著的空间相关性，所测试样参数相关距离约为 0.57mm。纳米压痕参数可用于快速建立非均质岩石力学参数的随机场模型。开发的随机 FDEM 方法可以准确模拟非均质岩石额度非线性断裂行为。岩石裂纹更倾向于穿透薄弱区域而绕过高强区域，体现了岩石非均质性对裂纹发育的影响。岩石参数的相关距离越大，变异系数越高，岩石承载能力的波动性越大。