不均匀级配砂土渗蚀过程的细观数值模拟

作     者：蔡袁强 张志祥 曹志刚 严舒豪 CAI Yuanqiang;ZHANG Zhixiang;CAO Zhigang;YAN Shuhao

作者机构：浙江大学建筑工程学院浙江杭州310000 浙江工业大学建筑工程学院浙江杭州310000 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2019年第50卷第5期

页      面：1144-1153页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFC0800203) 国家自然科学基金资助项目(51578500,51778571)~~ 

主　　题：渗蚀 颗粒级配 间隙比 细粒质量分数 流速 

摘      要：为了从细观角度研究不均匀级配砂土发生渗蚀的机理,采用离散元(DEM)与计算流体动力学(CFD)耦合模拟的方法,依据Kézdi判别准则,对9组不同颗粒级配的土样渗蚀过程进行数值模拟,分析内部稳定土体与易渗蚀土体在渗蚀过程中细观参数的变化,并探讨初始流速对渗蚀发展过程的影响。研究结果表明:土体的渗蚀过程可以分为起始、发展、过渡、延续4个阶段;土体的颗粒级配直接影响渗蚀的发展,间隙比越大,土体内部越不稳定,容易被侵蚀,当间隙比大于4时,土体渗蚀起始阶段时间短,发展阶段渗蚀速率大,延续阶段渗蚀率仍有稳定增长趋势;在相同间隙比的情况下,细粒质量分数不影响内部稳定土体渗蚀曲线的起始阶段和发展阶段,但细粒越多延续阶段的渗蚀率越大;流体边界条件是重要的外部因素,对于易渗蚀土体,超过临界流速,延续阶段的渗蚀率仍保持增长趋势,而对于内部稳定土体,流速对延续阶段渗蚀率逐渐稳定的趋势无影响。