砂岩作为一种广泛分布的沉积岩,工程应用广泛,从微观尺度出发研究砂岩的宏观物理力学性质具有重要意义。从矿物晶体尺度出发,提出了通过建立数值模型来预测砂岩单轴抗压强度及纵波波速的方法。首先,搭建由光学显微镜、全自动矿物分析仪及纳米压痕仪组成的微观岩石力学试验系统,来获取砂岩的矿物组成、微观结构及主要成岩矿物和胶结矿物的力学参数。然后,基于微观试验结果,建立砂岩的精确矿物晶体模型,通过单轴压缩模拟可以直观地显示矿物中的应力演变过程以及从微裂纹在胶结矿物高岭石和白云母中产生到扩展再到模型整体剪切破坏的全过程;通过波速模拟可以直观地显示纵波在砂岩中的传播特征主要受到微孔隙的影响。研究结果表明:模拟获得的砂岩单轴抗压强度及纵波波速与室内单轴压缩试验及超声波试验的结果相近似,验证了从矿物晶体尺度出发,利用微观岩石力学试验结果建立精确矿物晶体模型来预测砂岩单轴抗压强度及纵波波速的可行性。该方法为砂岩研究提供了从矿物晶体尺度到宏观力学特性的跨尺度分析新视角,为砂岩工程应用及解释地质演化历史提供了理论依据。