基于正交-响应面法的砂土细观参数标定

刘红帅; 张东涛

doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20230132

吉林大学学报(地球科学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (04) : 1280 -1290. DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230132

基于正交-响应面法的砂土细观参数标定

刘红帅, 张东涛

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摘要

颗粒离散元的模拟精度主要取决于所标定细观参数的准确性，为提升细观参数的标定精度和效率，本文首先采用抗转动线性接触模型模拟砂土三轴压缩试验；再利用正交试验中的方差分析法筛选出宏观参数的控制性细观参数；然后建立宏观参数与控制性细观参数的响应面方程，依据室内三轴试验确定的砂土宏观参数，代入所建的响应面方程求解得到控制性细观参数；最后结合三轴试验结果验证所标定细观参数的准确性。结果表明：宏观参数包括弹性模量、泊松比、峰值摩擦角和剪胀角，其中弹性模量的控制性细观参数为有效模量和摩擦系数，泊松比的控制性细观参数为刚度比与摩擦系数，峰值摩擦角和剪胀角的控制性细观参数都为摩擦系数；通过三轴试验得出宏观参数取值，弹性模量为83.83 MPa、泊松比为0.45、峰值摩擦角为34.47°、剪胀角为8.93°;进一步标定细观参数取值，有效模量为153.35 MPa,刚度比为2.16,摩擦系数为0.45;利用标定的细观参数进行三轴试验模拟，结果与室内试验结果在低围压(100 kPa)下峰值强度相差7.2%,在高围压(300、500 kPa)下误差都控制在了±15.0%以内，证明了所提出的标定方法具有准确性和可靠性。