不均匀级配砂土渗蚀过程的细观数值模拟

为了从细观角度研究不均匀级配砂土发生渗蚀的机理,采用离散元(DEM)与计算流体动力学(CFD)耦合模拟的方法,依据Kézdi判别准则,对9组不同颗粒级配的土样渗蚀过程进行数值模拟,分析内部稳定土体与易渗蚀土体在渗蚀过程中细观参数的变化,并探讨初始流速对渗蚀发展过程的影响。研究结果表明:土体的渗蚀过程可以分为起始、发展、过渡、延续4个阶段;土体的颗粒级配直接影响渗蚀的发展,间隙比越大,土体内部越不稳定,容易被侵蚀,当间隙比大于4时,土体渗蚀起始阶段时间短,发展阶段渗蚀速率大,延续阶段渗蚀率仍有稳定增长趋势;在相同间隙比的情况下,细粒质量分数不影响内部稳定土体渗蚀曲线的起始阶段和发展阶段,但细粒越多延续阶段的渗蚀率越大;流体边界条件是重要的外部因素,对于易渗蚀土体,超过临界流速,延续阶段的渗蚀率仍保持增长趋势,而对于内部稳定土体,流速对延续阶段渗蚀率逐渐稳定的趋势无影响。

交通荷载下粉质黏土路基翻浆冒泥机理试验

为研究粉质黏土路基翻浆冒泥发生规律,自主研制了一套路基翻浆冒泥模型试验装置。模型中路基层分别采用级配碎石与粉质黏土进行填筑,试验研究了交通循环荷载下路基中孔压累积、翻浆冒泥与沉降发展全过程,分析了粉质黏土地基土体成分、孔隙比等对路基翻浆冒泥的影响规律。研究表明:交通循环荷载下地基内部孔隙水压逐渐累积,当地基中有效应力为零时出现瞬态液化并发生翻浆冒泥现象。针对易发生翻浆冒泥的粉质黏土地基,试验发现黏粒含量与孔隙比是影响路基翻浆冒泥的重要参数;黏粒含量增加将使地基中孔压累积,进而发生翻浆冒泥现象;而同样黏粒含量下,地基孔隙比减小将使路基翻浆冒泥现象受到抑制。基于试验结果,在塑性指数和孔隙比坐标系下提出了地基翻浆冒泥的判别参考准则,当塑性指数与孔隙比位于该判定准则上方时,可初步判定路基易发生翻浆冒泥。本文研究可为交通荷载下道路翻浆冒泥评价与控制提供参考。