双层堤基管涌的三维颗粒流模拟

作者：游碧波 陈绍名堤基管涌演化颗粒流模拟pfc

摘要：基于三维颗粒流程序PFC3D，对北江大堤石角段存在争议的堤基管涌问题进行了数值仿真研究。在对实际管涌的堤基环境进行概化的基础上，建立了三维堤基的颗粒流模型，通过流固耦合分析，实现了堤基管涌发展以及颗粒流失全过程的模拟。对基岩不透水和透水2种情况分别建模，分析比较了不同的基岩透水边界条件下管涌演化的机理，通过FISH语言编程得到了不同基岩条件下颗粒流失量的变化规律。研究结果表明，基岩透水条件的存在，会加速管涌的演化，并可能导致更严重的破坏险情。砂土层细颗粒的迅速移出，会引起较大颗粒的流失，在覆盖层下发生接触冲刷，对堤基的稳定性构成威胁，且基岩的透水作用对砂土层的影响比卵砾石层更为突出。颗粒流模拟的结果反映了管涌演化的宏观现象和颗粒流失的细观规律，取得现场试验难以测量的颗粒流失规律，证明了颗粒流方法应用于管涌模拟的适用性，为进一步采用颗粒流方法研究管涌问题提供了新思路，对管涌的抢险加固具有一定的指导作用。

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