砾岩储藏丰富,现逐渐成为我国重点开发的油藏。水力压裂目前是一种增产改造砾岩油藏的有效手段。在砾岩的岩体内,水力压裂过程中裂缝可能呈现出穿砾、绕砾的扩展模式。目前,对这些裂缝扩展模式的研究多建立在简化的模型基础上,而忽视了储层砾岩细观结构对裂缝扩展模式的影响。本文首先进行了10组单轴压缩实验,结合组分分析实验,讨论了储层砾岩组分与单轴强度之间的关系。本文通过对10组含预制裂缝的半圆形砾岩试件进行三点弯实验,结合CT技术对储层砾岩样本细观结构进行三维重构,总结了储层砾岩细观特征对岩石破坏方式的影响机制。其次,本文采用PFC2D软件进行了单轴压缩的数值模拟,结合单轴压缩物理实验的结果,分析了砾岩的细观结构对单轴实验结果的影响;进行了断裂韧性数值模拟,结合CT扫描-3D重构结果,进一步分析了细观参数、细观结构对实验结果的影响。物理实验结果显示,抗压强度范围在:8.20～53.84MPa;弹性模量范围在:2.02～18.94GPa;组分主要以石英矿物、长石类矿物、粘土矿物为主;断裂韧性范围在:0.10～0.41MPa·m0.5。数值模拟结果显示砾岩破坏方式存在穿砾和绕砾两种方式,并验证了砾岩细观特征对岩石破坏方式的影响机制。最后,将宏观力学实验与细观数值模拟结果综合分析得到以下结论:1.在砾岩中,强度和刚度的数值与黏土矿物含量的关系呈正相关关系。黏土矿物在砾岩中起到了胶结砾石颗粒的作用,因此随着黏土矿物含量增加,在砾岩内部会形成复杂的细观结构,进而影响砾岩的力学行为。2.提出了一种假定研究单元,在单元内部的细观结构对穿砾、绕砾等破坏形式的形成具有明显的影响。受载荷作用时,单元与整体之间的相互作用则会影响裂缝的扩展方向及新单元的划定。3.单轴实验的颗粒流离散元数值模拟验证了黏土矿物的胶结作用对砾岩强、刚度的影响;断裂韧性模拟验证了在裂缝扩展的过程中,所提出的假定研究单元是合理的,其细观结构对穿砾和绕砾的形成影响显著。