煤系土离散元模型宏细观参数标定及其敏感性分析

采用正交试验方法设计了离散元模型细观参数正交试验序列,利用试验模拟计算结果和多因素非线性联合反演方法,建立了由宏观力学参数直接确定细观参数的计算方法,将该方法应用于煤系土三轴试验离散元数值模拟计算。结果表明:煤系土抗剪强度随摩擦系数的增大呈线性正相关,内摩擦角随摩擦系数增大呈现指数型关系增大,黏结力随着刚度比的增大而降低,呈幂函数变化关系;摩擦系数、法向黏结强度对煤系土抗剪强度影响非常显著,而切向黏结强度、刚度比和弹性模量对煤系土抗剪强度基本没有影响。数值模拟结果与室内三轴试验的应力—应变曲线吻合较好,经过误差分析发现,偏应力峰值的最大误差为5.4%,黏聚力的误差为2%,内摩擦角的误差为7%,误差都在10%以内,表明文中提出的细观参数快速确定方法是可行的,可为离散元数值模拟方法细观参数标定提供新思路。