摘要

采用自主研制的圆柱形渗流仪及水平渗流装置,开展了粉砂竖向和水平向的渗流试验,获取了两种渗流方向下粉砂的临界水力梯度及其渗透变形特性。在级配、密度、孔隙大小等影响因素相同的前提下,粉砂竖向渗流的临界水力梯度比水平向高出近44%,水平向渗流作用一般高于竖向。基于室内试验成果,采用离散元与计算流体力学耦合的细观力学模型,对粉砂在竖向和水平向的渗流情况进行分析和模拟。结果表明,粉砂的渗透变形拐点与模型试验结果吻合,水平渗流和竖向渗流分别在水力梯度i=0.8,0.4时出现颗粒簇的流失,在水力梯度分别为1.0和0.5时发生整体渗透破坏。