The mechanical behavior of the rock at the macro-scale depends significantly on its granular meso-scale structure as well as properties of each mineral component. Current methods only calibrate the mechanical properties from different macro-scale samples, which certainly introduces limitations to recognize the realistic physics behind rock failure. To address this problem, theoretical analyses of meso-scale mechanics for mineral grains representing the inhomogeneity are studied based on the overall mechanical behavior of the aggregated rock material. Measured porosity and permeability as well as quantitative mineral content from X-Ray Diffraction yields peak patterns are used to build this meso-scale models which are then calibrated with typical laboratory mechanical tests. Through a number of numerical simulations for the uniaxial compression test, the influence of size effect and spatial arrangement of mineral grains on the overall mechanical behavior and failure at the macro-scale sample are analyzed. The macro failure could be attributed to the accumulation and interconnection of the damaged grains. Compared with the results of uniaxial compression tests, numerical results show good agreement, which demonstrates the rationality and accuracy of that novel approach. The proposed methodology may help the operator to estimate rock compressibility and its failure mode under different loadings by merely using micro CT-scan images rather than direct testing in the lab.

岩石在宏观尺度上的力学行为在很大程度上取决于其颗粒状的介观尺度结构以及每种矿物成分的特性。当前的方法只能校准来自不同宏观尺度样本的力学性能，这无疑会引入限制因素，从而无法识别岩石破坏背后的现实物理学。为了解决这个问题，基于聚集的岩石材料的整体力学行为，研究了代表不均匀性的矿物晶粒的介观力学的理论分析。通过X射线衍射产生的峰度图来测量孔隙度和渗透率以及定量的矿物质含量，可用于建立这种介观模型，然后通过典型的实验室机械测试对其进行校准。通过单轴压缩试验的许多数值模拟，分析了尺寸效应和矿物晶粒的空间排列对宏观样品整体力学性能和破坏的影响。宏观破坏可归因于受损晶粒的积累和相互连接。与单轴压缩试验的结果相比，数值结果显示出很好的一致性，这证明了这种新方法的合理性和准确性。所提出的方法可以帮助操作人员仅通过使用微型CT扫描图像而不是在实验室中进行直接测试来估计岩石在不同载荷下的可压缩性及其破坏模式。分析了尺寸效应和矿物晶粒的空间排列对宏观试样整体力学行为和破坏的影响。宏观破坏可归因于受损晶粒的积累和相互连接。与单轴压缩试验的结果相比，数值结果显示出很好的一致性，这证明了这种新方法的合理性和准确性。所提出的方法可以帮助操作人员仅通过使用微型CT扫描图像而不是在实验室中进行直接测试来估计岩石在不同载荷下的可压缩性及其破坏模式。分析了尺寸效应和矿物晶粒的空间排列对宏观试样整体力学行为和破坏的影响。宏观破坏可归因于受损晶粒的积累和相互连接。与单轴压缩试验的结果相比，数值结果显示出很好的一致性，这证明了这种新方法的合理性和准确性。所提出的方法可以帮助操作人员仅通过使用微型CT扫描图像而不是在实验室中进行直接测试来估计岩石在不同载荷下的可压缩性及其破坏模式。这证明了这种新颖方法的合理性和准确性。所提出的方法可以帮助操作人员仅通过使用微型CT扫描图像而不是在实验室中进行直接测试来估计岩石在不同载荷下的可压缩性及其破坏模式。这证明了这种新颖方法的合理性和准确性。所提出的方法可以帮助操作人员仅通过使用微型CT扫描图像而不是在实验室中进行直接测试来估计岩石在不同载荷下的可压缩性及其破坏模式。