煤炭科学技术

作者：姜玥, 邹文栋,

关键词：离散元PFC^3D, 空心圆柱灰砂岩, 平行黏结模型, 细观参数标定, 应力主轴旋转,

为从细观层面揭示主应力量值变化并为应力主轴旋转组合条件下围岩的破坏机理研究提供一种有效的数值模拟方法，基于空心圆柱灰砂岩单轴压缩和常规三轴压缩试验特性，分别采用单因素分析法、响应曲面分析法和回归分析法，研究了离散元软件PFC3D中平行黏结模型宏细观参数的敏感性特征。结果表明：依靠单因素分析法确定出的细观参数可靠性极低，基于响应曲面分析法和回归分析法获取的细观参数在低围压下与实验室结果表现出良好的拟合性；空心圆柱灰砂岩数值模型的抗压强度 \mathrm\sigma _\mathrmc 与黏聚力 \barc 呈正相关；弹性模量 E 分别与有效黏结模量 \barE_\mathrmc 、平行黏结刚度比的二次方（ \bark_\mathrmn/\bark_\mathrms ）2呈正相关，与 \bark_\mathrmn/\bark_\mathrms 呈负相关；泊松比v与平行黏结刚度比 \bark_\mathrmn/\bark_\mathrms 呈正相关；剪切裂纹比 \alpha 与（ \bark_\mathrmn/\bark_\mathrms ）2呈线性相关。最后，采用迭代法对响应曲面分析法和回归分析法获取的细观参数进行了优化，优化后的数值模拟结果与实验室结果在不同围压下的试样峰值强度、变形参数和破坏形态方面吻合度较高。迭代法为PFC3D中平行黏结模型的细观参数标定提供了一种有效的方法，通过这一优化方法可以简化标定步骤，提升标定结果的适用性，提高模型的准确性和可靠性。

来源：2024年第10期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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