蔡沛辰， 阙云， 杨鹏飞

(福州大学土木工程学院， 福建 福州 350108)

0 引言

花岗岩残积土作为一种典型结构性土， 具有孔隙比大、 扰动性强等特点[1]. 除自身存在孔隙外， 受动植物孔隙、 土壤干湿冻融循环影响， 土壤内分布着许多大孔隙， 且大孔隙的存在导致水流绕过大部分基质土壤， 快速到达土壤深层， 即产生大孔隙流效应[2]， 并常伴有边坡失稳、 水土流失等自然灾害出现. 因此， 在细观尺度上揭示花岗岩残积土大孔隙流水分迁移机理日趋紧迫.

现阶段大孔隙渗流的研究方法主要有试验方法和数值模拟两种. 在试验研究方面， 吕捷等[3]采用降雨染色示踪试验， 对天然边坡土体内大孔隙优势流的空间响应进行了研究； Forrer等[4]借助亮高蓝染色剂研究了土壤的优势流现象. 这些试验研究方法可以部分揭示土体渗流的一些大孔隙机理， 但这种研究无法细致准确地表征大孔隙结构特征、 渗流路径以及孔隙结构与渗流特性之间的内在联系. 近年来， 数值模拟在大孔隙渗流方面的研究主要采用宏观连续模型、 计算流体力学(computational fluid mechanics， CFD)和格子Boltzmann等方法. 1) 基于宏观连续模型方法. 冯杰[5]对存在大孔隙的土壤中水及溶质运移机制进行了研究， 并分析了大孔隙渗流的特性； Robert等[6]采用改进的MACRO模型模拟了土壤中水分优先迁移的情况， 结果表明考虑大孔隙优先流动可以更加丰富黏土土壤水态的一维描述. 2) 基于CFD方法. 汪鸿山等[7]以沥青路面为研究对象， 研究了不同结构层……