上覆粗粒土层对堤基管涌破坏的细观机制研究

发布时间：2022-07-09 16:04

　　为了系统研究上覆粗粒土层对堤基管涌破坏的微观机制,采用PFC3D并结合"休止角标定法"对模型进行标定,快速、准确地建立了材料宏观参数与颗粒细观参数间联系,有效地模拟了粗粒土渗透变形的发展过程,获得了渗透变形的微观参数和运移规律。结果表明:上覆粗粒土层中细料含量为10%、20%时,在水压力作用下细颗粒在骨架颗粒间运动并发生流失,表现为管涌型破坏,且上覆粗粒土层中细料含量越少,细砂层越易破坏;当细料含量为30%时,管涌口附近土体发生流土型破坏,而后上覆粗粒土骨架颗粒与细砂层颗粒同步流失并逐步向上游发展,表现为管涌型破坏,整体颗粒流失呈现为过渡性渗透破坏;上覆粗粒土层为管涌型土时,上覆粗粒土骨架颗粒在水头压力作用下会发生快速沉降,上覆粗粒土层为过渡性土时,上覆粗粒土层初始没有发生下沉,在上覆土层发生流土破坏后,才逐渐开始下沉,且上覆粗粒土的沉降量随着上覆粗粒土骨架颗粒中细料含量的减少而增加。本研究在方法上可为三维颗粒流数值模拟中细观参数的标定提供一定参考,并揭示了上覆土层细颗粒含量对渗透变形的影响及颗粒微观运移规律。 

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
1 研究背景
2 颗粒流程序计算原理
    2.1 固-液相方程
    2.2 流固耦合方程及过程
3 数值模型建立
    3.1 数值模型工况
    3.2 细观参数标定及模型生成
        3.2.1 细观参数标定
        3.2.2 模型生成
    3.3 流体网格划分及监测单元设置
4 结果分析
    4.1 上覆层细料含量10%渗透破坏过程
        4.1.1 细料含量10%时细颗粒迁移过程
        4.1.2 细料含量10%时不同区域颗粒流失量
    4.2 上覆层细料含量20%渗透破坏过程
        4.2.1 细料含量20%时细颗粒迁移过程
        4.2.2 细料含量20%时不同区域颗粒流失量
    4.3 上覆层细料含量30%渗透破坏过程
        4.3.1 细料含量30%时细颗粒迁移过程
        4.3.2 细料含量30%时不同区域颗粒流失量
    4.4 上覆粗粒土层下沉量
    4.5 细粒含量对渗透变形类型的影响
        4.5.1 渗透变形判别与验证
        4.5.2 上覆层细粒含量对颗粒移动的影响
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒离散元岩石模型的颗粒尺寸效应研究[J]. 宿辉,杨家琦,胡宝文,高轩,马辉.  岩土力学. 2018(12)
[2]某多层结构堤基土体渗透变形机理模拟研究[J]. 张凤德,杨云超,荣冠,张璐,李响.  水电能源科学. 2018(02)
[3]颗粒形状及级配对粗颗粒土休止角的影响[J]. 王龙,陆晓平,薄以霆.  水利水运工程学报. 2017(06)
[4]饱和砂土自由场地地震液化的离散元模拟[J]. 史旦达,王飞.  上海海事大学学报. 2017(03)
[5]粗粒土渗透变形特性的细观数值试验研究[J]. 蒋中明,袁涛,刘德谦,李小凡.  岩土工程学报. 2018(04)
[6]两种典型级配基土-滤层渗滤系统的颗粒流模拟[J]. 李晓庆,齐阳,唐新军,高强.  长江科学院院报. 2017(04)
[7]非稳定流作用下管涌发生发展的细观数值模型试验研究[J]. 倪小东,赵帅龙,王媛.  中南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[8]双层堤基管涌通道扩展机制和计算方法研究[J]. 贾恺,曹洪,李兴华.  岩石力学与工程学报. 2013(11)
[9]双层堤基管涌破坏过程中上覆层渗透破坏发生发展的试验与分析[J]. 陈建生,何文政,王霜,何海清.  岩土工程学报. 2013(10)
[10]颗粒流动力学及其离散模型评述[J]. 孙其诚,王光谦.  力学进展. 2008(01)



本文编号：3657409