离散元颗粒流的方法是建立在非连续介质理论上，便于处理非连续介质问题，能有效模拟非连续现象，在采矿、岩土工程等领域得到了广泛的应用[1]。研究学者对宏观性能与微观参数关系的研究一般只考虑宏观性能与单个微观参数的关系[2]，而对多参数耦合对宏观性能影响的研究不足。但有限的研究表明，多参数耦合对模型宏观特征的影响更为显著[3]。
1.试验及参数校正
为了使模拟结果符合岩石材料的物理性质，首先对岩石进行单轴压缩试验，然后根据试验结果标定微观参数作为进一步研究的基准。
红层泥岩重塑土被制成高度为150毫米，半径为75毫米的试样样本。试验加载速率为1mm/min。
基于无侧限抗压强度试验数据，建立数值模拟模型，并确定与数值结果相匹配的细观参数，见表1。
表1改良红层泥岩离散元模型试样细观参数
如图1所示，仿真结果与试验数据基本一致。为探究接触粘结模型各细观参数对应力应变曲线的影响，设置10组不同的法向-切向粘结强度比值，
（0.1、0.2、0.4、0.6、0.8）和
（1.0、2.0、3.0、4.0、6.0）.
图1 红层泥岩改良土应力-应变响应
2.岩土类微观参数对力学性质的影响
2.1细观参数对无侧限抗压强度的影响
如图2所示，当
时，抗压强度随着k*的增加而增加，在
的情况下，抗压强度随k*的增加呈现出先增大后减小的趋势，曲线的最大值随
的增加将向左偏移。在
的情况下，模型的抗压强度随着k*的增加而逐渐降低，抗压强度的下降速率随着k*的增加逐渐减少，下降的幅度也随之减少，当k*》6时，模型的抗压强度数值将趋于一致。研究结果表明，当k*恒定时，模型的抗压强度随着
的增大而增大；当k*处于较小数值水平时，抗压强度随
的增加略有增加。在
的情况下，当k*=1.11时，抗压强度增加了6.6倍，抗压强度值随
与k*的增加而增加的幅度逐渐降低，当k*=10.11时，抗压强度变为原来的3.5倍。在
的情况下，当k*=1.11，
时，抗压强度变化幅度最大，当
时，抗压强度随着k*的增加不断减少，抗压强度的降幅随
比值的增大而增大。
图2 无侧限抗压强度与拉剪应力比和法向-切向刚度比的关系
2.2细观参数对宏观性能影响机理
如图3所示，当
情况下，试样的强度主要由抗拉强度
控制，抗压强度不断增加，当外界载荷超过
时，试样内部黏结首先发生剪切断裂，试样强度下降，颗粒间的黏结破坏以剪切破坏为主。当
时，当k*较低时，试件内部受拉、受压接触力链数量随k*的增加而增加。当k*增加到一定程度时，试件内部受拉接触力链数量随k*的增加而减少，此时，
对试样强度的影响逐渐增大，试样强度由
限制转变为
限制，颗粒间黏结破坏以张拉破坏为主。当情况下，此时较低，试样强度主要由抗剪强度控制，颗粒间黏结断裂以张拉断裂为主，随着k*的增加，试件内部受拉、受压接触力链数量减少，而强度则不再增加。
图3 不同拉剪应力比和法向-切向刚度比下黏结应力状态变化
3.结论
本文基于离散元软件建立三维的无侧限抗压强度试验模型，对接触粘结模型各细观参数对无侧限抗压强度试验以及各细观参数之间的相互影响进行了分析，结果表明：刚度比的变化改变了试件内部的粘结应力状态及其整体刚度，从而影响其强度和应力-应变特性。随着刚度比的变化，拉剪应力比改变了对试样强度的影响程度。拉剪应力比改变了颗粒之间的黏结强度。拉剪应力比的增加提高了刚度比对试样强度的影响程度。试样强度随拉剪应力比的增大而增大，但当拉剪应力比超过一定值时，试样强度受到剪切强度的限制，不再增加。
参考文献
[1] Zhang X P, Qi Z, Wu S. Acoustic emission characteristics of the rock-like material containing a single flaw under different compressive loading rates[J]. Computers and Geotechnics, 2017, 83: 83-97.
[2] Yang B , Yue J , Lei S . A study on the effects of microparameters on macroproperties for specimens created by bonded particles[J]. Engineering Computations, 2006, 23(6): 607-631.
[3] Wu H , Dai B , Zhao G , et al. A Novel Method of Calibrating Micro-Scale Parameters of PFC Model and Experimental Validation[J]. Applied Sciences, 2020, 10(9): 3221.
作者简介：
张聪（1997.5-），男，汉族，河南省驻马店人，硕士研究生在读，单位：兰州交通大学，研究方向：岩土力学。
