改進(jìn)線性平行黏結(jié)模型的宏細(xì)觀參數(shù)關(guān)聯(lián)性研究

李汪洋， 石 崇， 張一平， 陳聞瀟， 張 坤

（河海大學(xué)巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/巖土工程科學(xué)研究所，南京 210098）

近年來，基于離散單元法研究巖石與巖體非連續(xù)性質(zhì)成為巖土類數(shù)值分析的熱點(diǎn)方向. PFC3D是當(dāng)前應(yīng)用最廣的顆粒流離散元程序工具，其中線性平行黏結(jié)模型經(jīng)常用來模擬巖石性質(zhì)，在巖石損傷［1］、圍巖穩(wěn)定性［2］、節(jié)理巖體破壞機(jī)制［3-5］等方面已經(jīng)諸多應(yīng)用，但該模型在建立宏觀參數(shù)與細(xì)觀參數(shù)聯(lián)系時(shí)非常困難，導(dǎo)致宏觀試驗(yàn)與數(shù)值試驗(yàn)曲線難以吻合.

國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)土石混合體和巖石等材料，已經(jīng)嘗試了多種方法來確定細(xì)觀參數(shù)和其宏觀力學(xué)性質(zhì)間定性或定量關(guān)系. Nardin 等［6］定性地研究了黏性材料細(xì)觀參數(shù)及其宏觀特性之間的關(guān)系. Potyondy 和Cundall［7］系統(tǒng)總結(jié)了平行黏結(jié)模型在Lac du Bonnet花崗巖隧道工程模擬中的應(yīng)用，并給出了模型細(xì)觀參數(shù)的選取方法. 劉良軍等［8］基于研究線性平行黏結(jié)接觸模型中的細(xì)觀參數(shù)與單軸壓縮試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線及試樣破壞形式的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將細(xì)觀參數(shù)分為4類. 劉富有等［9］選擇Flatjoint接觸模型作為巖石模擬的基本模型，用單軸壓縮和巴西劈裂數(shù)值試驗(yàn)測(cè)試巖石宏觀參數(shù)，對(duì)數(shù)值試驗(yàn)進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，采用多因素方差分析和回歸分析研究宏觀和細(xì)觀參數(shù)之間的關(guān)系. 劉相如等［10］基于平直節(jié)理接觸模型，研究了接觸面單元數(shù)N、平直節(jié)理模量Ec、平直節(jié)理剛度比kr、摩擦系數(shù)μ、平直節(jié)理抗拉強(qiáng)度σc、平直節(jié)理黏聚力c 和平直……