颗粒石英集合体高压压实的微观力学
地球物理
2019-06-07 v1
摘要
多孔砂岩的力学行为通常使用颗粒力学的概念进行建模，往往忽略了胶结的作用。为探究砂与砂岩力学之间的关键差异，我们在 MPa 有效围压下对渥太华石英砂进行了三轴变形实验。在 MPa 下，样品能够发生剪胀。在更高围压下，集合体表现出连续压实，呈现应变硬化。应力-应变行为是非线性的，无法准确确定非弹性压实的精确起始点。测得的 P 波速度显示出各向异性的发展。随着轴向应变增加，沿轴速度趋于增大，而垂直于压缩轴的速度趋于减小（低压下）或保持不变（高压下）。在高压条件下变形的样品中，声发射事件位置是弥散的。微观结构研究表明，随着围压增加，颗粒碎屑和压碎增多，但未观察到局部化压实的证据。孔隙流体性质（癸烷或水）在 至 的应变率下未显著影响力学行为。颗粒棱角度和粒径分布也未显著改变力学行为。我们推断，这些观察结果表明，缺乏胶结引入了额外的自由度，使颗粒在样品尺度上滑动、旋转和重组，从而排除了超出颗粒尺度的应力集中的存在与维持。这导致渐进式压实与硬化，以及压实局部化的缺失。
引用
@article{arxiv.1906.02601,
title = {Micromechanics of high pressure compaction in granular quartz aggregates},
author = {Suzanne J. T. Hangx and Nicolas Brantut},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.02601},
year = {2019}
}