利用微观分析技术研究砂岩矿物成分非均质性对裂纹萌生与扩展的影响

裂纹萌生和扩展是影响岩石破坏的关键科学问题。为了研究岩石破裂过程中的裂纹萌生和扩展，对砂岩样品进行了CT扫描试验。基于重建的三维裂缝结构模型，分析了砂岩裂缝的萌生和扩展阶段。采用微观分析技术研究了矿物中裂纹萌生和扩展的类型以及矿物成分不均匀性对裂纹萌生和蔓延的影响。采用统计方法分析了矿物粒度对裂纹萌生和扩展的影响。结果表明，裂纹萌生和扩展可分为四个阶段：微裂纹孕育、中裂纹萌生、中裂纹向宏观裂纹演化和宏观裂纹穿透。四条裂缝形成在不同的位置，沿着矿物边缘延伸，在矿物边缘偏转，在矿物边界分叉，并穿透矿物。石英碎屑和水泥形成的杂岩结构使得裂缝很容易沿着矿物边缘延伸。在结晶度高的石英碎屑中，裂纹倾向于在石英碎屑边缘偏转和分叉。蚀变石英和粘土矿物的共生结构很容易导致裂缝在矿物中传播。此外，矿物粒度的分布影响裂纹的萌生和扩展。矿物粒度的不均匀性容易导致裂纹的萌生和扩展。矿物粒度的大小影响二次裂纹的宽度。这些研究结果可为预测和评价岩体稳定性提供依据和参考。