[发明专利]母岩及其颗粒料的二维离散元模型构建方法

摘要

本发明公开了一种母岩及其颗粒料的二维离散元模型构建方法，包括级配曲线修正，母岩试验离散元建模和颗粒料离散元建模三步骤。所述级配曲线修正按照除去级配曲线中最细一级的粒组以外的其他各粒组的颗粒质量比例，将最次粒组的质量重新分配到剩余的其他各粒组中，可获得计算机运算模拟范围内的修正模拟曲线以及基本颗粒单元的粒径区间。所述颗粒料离散元建模首先随机生成岩块区域轮廓，其次将基本颗粒单元组成岩块单元，然后对岩块内接触属性赋值，最后对岩块间接触属性赋值。按照本方法生成岩块集合体其组成岩块的颗粒数量、形式、岩块的实际轮廓均具有较好的随机性和多样性；岩块的大小是根据某一级配条件生成，且满足一定的孔隙率要求。

主权项

1.一种母岩及其颗粒料的二维离散元模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤内容；（1）级配曲线修正1‑1) 除去级配曲线中最细一级的粒组后,按照级配曲线中各粒组的颗粒质量比例，将最次粒组的质量重新分配到剩余的其他各粒组中；1‑2) 根据新的级配条件生成颗粒检验修正效果，若试样颗粒总数的减少率没有超过50%时，则进行下一步，否则重复步骤1‑1）；1‑3) 数值模拟验证，颗粒的级配特征采用评价颗粒级配是否良好的不均匀系数Cu和曲率系数Cc进行表征；获得满足计算机运算能力范围内的级配曲线并且确定基本颗粒单元的粒径范围，即级配曲线中的最小粒组；（2）母岩试样离散元建模按照已经确定的最小粒组区间生成基本颗粒单元，并设置颗粒单元之间的细观力学性能作用，形成一个整体，构成母岩岩芯二维离散元模型；通过母岩单轴压缩试验、参数敏感性分析以及与实际试验数据对比，确定对应的砂岩、泥岩或者其他岩石的岩石细观参数；（3）颗粒料离散元建模3‑1) 随机生成岩块区域轮廓；使用PFC2D软件按照已经确定的级配曲线以及颗粒料的孔隙率生成随机分布的圆形，圆形区域即为岩块的区域；3‑2）基本颗粒单元组成岩块单元；将圆心属于该区域内的基本颗粒单元设定为同一个类组，同一类组中的基本颗粒单元组成一个岩块；所述岩块是组成母岩的基本单元，满足母岩离散元模型的条件；单个基本颗粒单元不可再破碎，为刚体；各岩块的区域分布均依据按照级配曲线生成的随机边界范围，共同构成与母岩致密情况相同的岩块，以及与颗粒料三轴试验试样孔隙率相同的颗粒料；3‑3) 岩块内接触属性赋值；对岩块内部同一类组的基本颗粒单元赋予相同的粘结接触属性，不同类组的基本颗粒单元之间的接触属性则表现为无粘结接触属性；3‑4) 岩块间接触属性赋值；岩块间的接触属性设置为非粘性的接触属性，岩块之间的接触特性主要表现为线性接触类型，最后形成岩块集合体，二维离散元模型构建完成。