晶体粒径对花岗岩力学特性影响规律的试验研究

岩石晶体尺寸在空间分布上具有变异性，不同晶体尺寸岩石具有不同的力学特性。为研究晶体尺寸对岩石力学特性的影响规律，选取怒江拥巴段浅层弱风化花岗岩为研究对象，根据晶体尺寸将花岗岩分为粗粒、中粗粒、中细粒和细粒共4组；采用三轴压缩试验研究不同晶体粒径花岗岩的应力-应变响应特征，并在此基础上分析了花岗岩强度、刚度及破坏特征随晶体粒径的变化规律；最后结合花岗岩微观结构图像讨论了晶体粒径对其宏观力学特性的影响。研究表明：(1)同一地区晶体粒径较小的花岗岩具有较大的峰值抗压强度及对应的轴向压缩应变，细粒花岗岩的峰值抗压强度及其对应的轴向压缩应变分别为粗粒花岗岩的1.5～2.2倍和1.6～2.1倍；(2)晶体粒径从粗粒逐渐减小到细粒的过程中，花岗岩的抗剪强度和刚度均逐渐增大，其中黏聚力从13 MPa增加至32 MPa,内摩擦角从45.2°增加至52.5°,变形模量从1.0(归一化)增加至1.7～2.5,泊松比从0.29减小至0.22;(3)不同粒径花岗岩的微观结构具有显著差异，细粒花岗岩晶体颗粒的致密程度及晶体之间的胶结程度显著优于粗粒花岗岩。