基于透明土技术与颗粒流方法联合开展管涌细观机理研究

作者：倪小东; 寇恒绮; 左翔宇; 王媛^*; 陆江发

来源：水利学报, 2021, 52(12): 1482-1497.

DOI：10.13243/j.cnki.slxb.20210549

• 管涌
• 细观机理
• 透明土
• 三维重构
• 颗粒流
• 力链

我国现今拥有堤防总长度超30万公里,但管涌型渗透破坏频发,造成极大社会经济损失,故开展管涌细观机理研究对于解决堤防工程安全问题具有重要意义。当前有关管涌细观机理研究主要从模型试验、数值模拟两个方面开展,并且大多从颗粒摩擦系数、颗粒级配和细料含量等角度揭示该细观机理。本文提出一种基于透明土技术、颗粒流模拟联合开展该细观机理研究的方法,并从颗粒间接触力链的细观角度分析颗粒摩擦系数、颗粒级配和细料含量对管涌发生、发展的影响。首先结合PLIF(平面激光诱导荧光技术)与透明土技术自行设计可视化模型试验平台,其次基于MRI(磁共振成像)技术,借助Avzio软件实现对透明土样二维切片的三维重构,然后将重构模型导入PFC3D中并进行相同条件下的颗粒流模拟,通过比对模型试验与数值模拟结果,验证本方法开展管涌细观机理研究的可靠性,最后进行重构模型在不同颗粒摩擦系数、颗粒级配和细料含量条件下的数值模拟,并从力链角度论述各组试验规律。本文可为管涌细观机理研究提供一种置信度高、可行性好的新途径。

• 单位
  河海大学; 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室