蔡袁强，张志祥，曹志刚，严舒豪



不均匀级配砂土渗蚀过程的细观数值模拟

蔡袁强1, 2，张志祥1，曹志刚1，严舒豪1

(1. 浙江大学 建筑工程学院，浙江 杭州，310000；2. 浙江工业大学 建筑工程学院，浙江 杭州，310000)

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。

渗蚀；颗粒级配；间隙比；细粒质量分数；流速

长期渗流导致的土体内部侵蚀已成为土石坝和土质边坡破坏的最常见原因之一[1]。在渗流力的作用下，细颗粒克服粒间摩擦力并进一步被水流拖动形成一条条孔隙通道，长此以往，土骨架间被部分掏空，由此引起土体局部沉降以及应力重新分布，给工程带来巨大的隐患[2]。……