基于CFD-DEM的渗蚀研究:细粒含量与围压的影响

为了揭示渗透水流对砂土渗蚀破坏的规律,利用流固耦合方法(CFD-DEM)建立具有应力边界的长方体砂土试样,进行了不同围压和细粒含量条件下间断级配砂土的渗蚀模拟。结果表明,1)对于高细粒含量试样,围压越高渗蚀颗粒流失量越高,但对于低细粒含量试样,围压对渗蚀的促进作用并不明显。2)当细颗粒含量较高时,细粒流失会引起力链屈曲,促使颗粒间接触力减小,并且高围压下试样力链屈曲量越多,导致细颗粒流失增多。当细粒含量较低时,细颗粒不能填满粗颗粒间的空隙,承担外力的程度也较低。围压的增大主要由粗颗粒承担,细颗粒间接触力和接触数变化不大,因此围压对砂土细颗粒在渗蚀过程中的流失影响也较小。所得结论明晰了渗透水流作用下土体细颗粒在粗颗粒形成的骨架中选择性流失的过程,对控制砂土渗蚀破坏具有借鉴作用。