考虑颗粒形态及阻塞效应的不良级配砂砾土潜蚀过程模拟

在复杂水土荷载服役环境下,水工岩土结构极易发生潜蚀灾变,诱发建筑物失效灾变。采用计算流体力学-离散元耦合方法(computational fluid dynamics-discrete element method,简称CFD-DEM),针对土石坝、边坡等工程中广泛存在的不良级配土,考虑3种细颗粒含量和3种颗粒形态研究了不良级配砂潜蚀过程;通过分析颗粒迁移轨迹、位移和接触数等,从细观角度阐明了潜蚀过程中细颗粒运动特征,并将颗粒的迁移效应划分为阻塞、脱空、迂回和冲脱4种;通过统计分析整个过程迁移效应的演变发现,潜蚀启动初期细颗粒多数处于脱空状态,随后在渗流作用下颗粒逐渐相互接触,脱空效应占比急剧下降,造成颗粒的迂回和冲脱组成的其他非稳态逐渐上升,随后运动的颗粒逐渐被其他颗粒约束,颗粒的阻塞率上升,最终绝大部分颗粒处于阻塞状态,试样最终达到稳态。