作者：毛海涛; 王晓菊; 王正成; 吴恒滨土力学粗颗粒土多尺度模型渗透耦合
摘要：为了获得饱和颗粒土渗流时内部错综复杂的动态响应机制,模拟洪水位上升过程中,堤基采用防渗板桩时内部流体–土颗粒的耦合过程。采用Navier-Stokes方程来描述孔隙水流,以线性角动量方程及离散元来描述颗粒状态,应用半经验公式来量化流体–颗粒之间的相互作用,引入离散格子玻尔兹曼方法实现瞬态耦合,借助土工离心机相似准则来建立二维耦合模型。研究发现：随着堤前水头差的增大,堤基中流体和颗粒之间耦合作用会持续发生,导致堤基上游河床沉降,下游凸起,直到发生渗透破坏。该模型从中尺度层面可获得模拟孔隙水流,获得渗流水头等势线、渗流速度及渗流路径;从微观尺度模拟砂性地基土壤颗粒的位移与变形,如颗粒运动过程、孔隙率、临界坡降及颗粒间相互作用力动态变化规律等;该模型对于分析砂性土在复杂情况下动力学过程方面提供了一个有效的工具,实现了水–土–结构三者之间的动态响应及耦合过程模拟。
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