内部侵蚀过程中土体失稳现象与阈值分析

发布时间：2024-12-21 07:49

　　 应用渗流-颗粒耦合的三维数值模型,计算分析土体的内部侵蚀过程。模型采用离散元法（DEM）计算颗粒运动过程,用有限体积法（FVM）计算渗流流场,颗粒运动与流场之间通过共用封闭项耦合。模型复演经典试验得到的颗粒体系流动-变形特性,并建立了有效摩擦系数μ_eff与颗粒体系稳定性之间的联系,进而刻画了土体在水头阈值H_c下突发性失稳现象:当加载水头小于H_c时,μ_eff近似等于μ₀,此时土体稳定,无内部侵蚀现象;当加载水头达到H_c时,μ_eff突增至μ₁以上,此时土体突然失稳,内部侵蚀发生（μ₀和μ₁为计算率定值）。论文工作为深入认识堤防和土石坝中渗流侵蚀破坏机理提供了新的思路。

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【部分图文】：

图1DEM-FVM耦合模型计算流程图Fig.1FlowchartofDEM-FVMcouplingmodel

?式（5）至（9）中所涉及到的模型参数的选取情况，见后续2.2节。1.3渗流-颗粒耦合及模型计算流程DEM-FVM的耦合通过式（1）与式（7）、式（9）间接实现。即颗粒空间位置的改变，影响局部孔隙率和渗透系数，进而影响渗流速度和水头的空间分布；而渗流条件的变化，反过来也决定了颗粒....

图2计算区域及边界条件截面图（x-z方向）Fig.2Sketchofsimulationdomainandboundary（b）第2组计算域及边界条件

悖?龋耗诓壳质垂?讨型撂迨?认窒笥脬兄捣治?472算例设计考虑到文献中的箱型实验[10]仅提供加载水头阈值和侵蚀输沙临界现象的描述，缺乏土体颗粒体系的力学行为细节，故算例设计参照土体颗粒体系流动-变形特性研究的经典实验[26]，共设计两组算例。第1组算例用于复演实验现象，验证模型....

本文编号：4018652