蔡沛辰， 阙 云， 李 显

(福州大学 土木工程学院， 福建 福州 350108)

1 研究背景

土体孔隙的渗流问题在坝体工程、边坡防护、基坑开挖等领域具有非常重要的研究意义[1-3]，由于土体渗流涉及水-气两相耦合问题，使得求解过程变得较为棘手[4]。而传统的渗流研究多集中于宏观尺度，用试验手段测得渗透系数来表征土体的渗流特性。但一方面这种研究无法直观准确地描述孔隙结构特征、流体渗流路径以及孔隙结构与渗流特性之间的内在联系[5]，另一方面，试验方法耗时、耗力、耗资，且不利于重复性开展。因此，为克服上述试验方法的不足，一些细观尺度下的数值仿真方法得到了广泛应用并迅速发展。

目前，细观尺度下数值仿真手段主要包括以下两大类：

(1)基于计算机编程的仿真手段。例如苗杰[6]借助Poreflow半代码编程模拟器，对煤岩进行了水-气两相流模拟，并将模拟结果与实测结果进行了对比验证；徐宗恒等[7]采用格子玻尔兹曼方法纯代码编程，对土体孔隙进行了整个渗流过程的定量化研究。

(2)基于专业有限元软件的模拟手段，例如李辉等[8]从土石坝渗流角度出发，借助COMSOL软件建立模型，对不同水位下的坝体浸润线、渗透水压力以及坝体内比降等相关渗流参数进行了研究；戚蓝等[9]、湛文涛等[10]和邢皓枫等[11]从降雨强度角度出发，分别采用ABAQUS和SEEP软件分析了降雨类型和降雨强度对边坡滑移特征时空分布规律的影响，并详细探讨了降雨强度和历时对路基土边坡渗流场的影响情况。……