邱松楠,黎晓冬

(1.国家开放大学,北京 100039;2.北京工业大学 城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室,北京 100124;3.南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094)

渗透破坏是水利工程防灾防护领域首要考虑的问题。在我国重大涉水项目工程中,时常出现因渗透破坏导致的管涌、地基沉降、边坡失稳等诸多问题,以雅鲁藏布江引水入疆工程为例,由于地理地质环境因素的限制,在砂土地基下进行隧道开挖、水渠建设需考虑渗透冲刷的影响。目前针对渗透破坏引发的土石坝溃坝的研究方法主要包括试验研究和数值研究。其中试验研究可根据场地条件划分为现场试验和室内试验,苗发盛等[1]基于渗透-环剪试验研究了滑坡土在不同渗透条件下强度弱化的性质。李军红[2]研究了非均质多孔介质在渗流耦合因素下细观结构变异特征及宏观强度劣化规律,并分析了细观结构变异对土渗透性和强度特性的影响。由于现场试验在场地选取、费用、时间成本及风险控制等方面存在较大困难,而基于相似理论的室内试验缺乏可靠的土工试验机,整体试验的操作难度高且供排水系统尚不完善。因此,数值模拟基于其成本低、灵活性大、可重复性强的特点,已被广泛应用于管涌破坏、溃坝致灾等水利工程领域。

数值模拟方法中,离散元颗粒流-网格流体耦合模型方法(DEM-CFD)可以较好的描述特定工况下研究区域内的颗粒分布情况,通过迭代计算速度场与压力场的变化,获得下一阶段颗粒的变化趋势。……