粗粒土水平渗流试验数值模拟研究

土工模型试验中,渗流边界的确定需要详细了解岩土介质的水平渗流特性,因而水平渗流试验是研究岩土介质水平渗流特性的主要试验方法。以往在进行水平渗流试验数值模拟研究中缺乏对岩土介质入口截面速度分布均匀性的考虑,这对粗粒土的水平渗流试验的准确性分析会产生明显影响。运用ANSYS fluent模拟粗粒土水平渗流试验,改进了简化的水平渗流试验装置二维几何模型,并对比改进前后岩土介质入口截面速度分布情况。研究结果发现:简化的水平渗流试验装置二维几何模型改进后(设置一定水平管摆放高度0.4 mh0.2 m),渗流开始时岩土介质入口截面速度分布均匀度提高了20%以上,对水平渗流试验是有利的。然后根据湿润锋倾角随时间变化情况绘制出了湿润锋倾角随时间变化曲线,得到湿润锋倾角随时间呈现二次方变化,为水平渗流试验装置水平段长度设计提供了参考依据。最后针对水平渗流试验装置二维几何模型的渗流过程分析给出了水平渗流试验计时测量起点位置的确定方法。研究结果为水平渗流试验装置的设计从数值模拟的角度提供了一条新思路。