岩土材料不同于一般的宏观连续介质材料,其在细观组构上是颗粒堆积体,内部普遍存在着裂纹、孔洞及结构面等构造。离散单元法于1971年被引入,其将岩土材料视为由圆形颗粒构成的颗粒集合体,在细观层次上模拟岩土材料受力、运动及变形状态,受到十分广泛的应用及进一步的研究。二维颗粒流程序pFCD基于离散单元法而开发,被广泛应用于隧道开挖、基坑支护、边坡稳定性、土工试验模拟、岩石破碎、渗流、动载问题等诸多岩土工程领域。颗粒流模拟的精度主要取决于其细观参数的确定,也称作标定,细观参数的标定通常采用常规“试错法”,即通过不断改变细观参数值直到模拟值与试验值基本吻合,其偶然性较高,理论性欠缺,标定难度较高。本文针对上述岩土材料细观参数标定方法的不足,结合试验设计、响应面法及BFGS优化算法,提出了一种岩土材料细观参数反演辨识方法。使用线性接触模型模拟堆石料,根据堆石料三轴压缩实验室试验观测数据及先验信息对堆石料细观参数进行了初步标定,设计了批量颗粒流模拟试验,基于响应面函数建立了堆石料宏观偏应力与细观参数之间的非线性映射关系,采用BFGS优化算法对堆石料细观参数进行了反演。使用平行粘结模型模拟改性渣土,根据改性渣土三轴压缩实验室试验观测数据及先验信息对改性渣土细观参数进行了初步标定,设计了批量颗粒流模拟试验,基于响应面函数建立了改性渣土宏观偏应力与细观参数之间的非线性映射关系,采用BFGS优化算法对改性渣土细观参数进行了反演。研究表明,结合响应面法和BFGS优化算法,基于宏观实验数据的岩土材料细观参数反演方法具有较高的预测精度。根据估计的岩石平行粘结模型细观参数,对压头作用下岩石破碎过程进行了颗粒流模拟,并与已有研究结果取得了定性上的一致。研究表明,PFC2D可从细观角度再现压头破岩过程,平行粘结模型可用来模拟岩石材料细观破坏行为。