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摘要
向后侵蚀管涌是汛期堤坝中一种常见的渗透破坏形式，多发生在下游存在无保护出水口的二元结构堤基中。由于土体渗流在出水口处存在较高的水力梯度，使得固、液界面附近的土体极易被侵蚀带走，一旦侵蚀土体的上层存在不透水的粘土层时，便会形成不断向上游迎水侧发展的管涌通道，最终导致堤坝出现失稳破坏。基于向后侵蚀管涌的发展过程，采用局部水力梯度作为管涌发展的判别准则，结合饱和孔隙介质的耦合物质点-特征有限元法，发展了一个能够模拟向后侵蚀管涌的新方法。新方法将求解域内的物质点分为三种粒子类型，对满足管涌触发条件的粒子进行删除，以此表示被侵蚀带走的土颗粒。由于算法中的流体部分采用了广义的Navier-Stokes方程进行描述，因此新方法能够同时计算孔隙水渗流和管道流体的自由流动。通过对小尺度模型试验的计算，验证了新方法在向后侵蚀管涌问题中的适用性。
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单位土木工程学院; 重庆大学
