基于前面介绍的扩大质量法的优点，研究中可以采用扩大质量法来减少计算时间。这与准静态问题模拟时采用的扩大密度法（Thornton，2000）和扩大重力法（Zeghal and Shamy，2004）类似。增加颗粒质量（改变颗粒大小、密度或重力），稳定时间步长会大幅增加。如果采用0.1的安全系数则可以使内部计算稳定的时间步减小一个数量级，这与O'Sullivan和Bray（2004）的建议值相一致。O'Sullivan和Bray认为在采用三维球形颗粒进行数值模拟的过程中，应该采用一个0.17的安全系数（而不是PFC3D的默认值0.8）在采用非球形颗粒进行模拟时，因为配位数的增加，这一安全系数还需要进一步减少。Ng（2006）认为，当安全系数低于0.2时，进一步减小安全系数模拟结果不会有较大变化。
大量研究发现，在使用圆形颗粒（2D）或球形颗粒（3D）进行离散元分析时，会因为颗粒的过度旋转而导致材料的行为特性和实际情况不一致。对这一问题的解决方法很多。Powire等（2005）将基本颗粒粘结成复杂的几何形状，从而抑制颗粒旋转。Oda和Iwashita（2000）对这一问题力学基础进行经验修正，人为地限制颗粒旋转。事实上，PFC3D内置提供的“颗粒块方法”可以通过结合两个或者多个球颗粒来形成任何形状的颗粒块，每个颗粒块都是独立的个体。每个颗粒块作为一个刚体，且被视为与一般形状的颗粒同样的“超颗粒”。这种方法相较于粘结颗粒法省去了颗粒块间接触的计算量，从而大大节省了计算时间。研究中，可以把两个完全同样的球颗粒通过重叠，生成一个颗粒块，颗粒块的形状可以用形状比或长宽比（aspect ratio）来描述，比如，如果两个球颗粒正好重叠一半直径，形状比则为1.5∶1。因此可以用30000个球组合生成15000个颗粒。Ni等（2000）曾提出，在离散元模拟中，当颗粒数超过15000时，再增加颗粒数目并不会对模拟结果产生较大的影响，但是计算时间会大大增加。
选取的模型参数可与通常级配均匀且干净的石英砂（Ottawa砂）的物理性质对应一致。研究所采用的参数见表3.1，相对于平均粒径的（d50）模型尺寸见表3.2。
表3.1 数值模型材料参数和模型参数
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续表3.1
*粗糙石英砂小应变时采用Hertz-Mindlin理论的计算值。
**准确数据由样本孔隙比决定。
表3.2 相对于平均粒径d50的模型尺寸
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