堤坝管涌的室内试验与颗粒流细观模拟研究
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体流固耦合方面的研究工作 。 E2mail :itstony @1261com
2 固液耦合颗粒流分析模型
本文采用圆形颗粒离散单元模拟砂土颗粒 ,基于 力 - 位移之间的平衡方程描述砂土颗粒的运动 。采用 Navier2Stokes 方程完整的描述饱和砂内部孔隙水流动 作用 ,孔隙水的作用力作为外力施加给砂土体颗粒 ,实 现砂土体颗粒的运动与孔隙水之间的相互作用 。
本文通过高放大倍数的数码成像设备对管涌的室 内模型试验进行全程的跟踪观察 ,对管涌室内模型试 验前后的土体和流体参数的对比 ,探索了管涌现象的 规律 ,为 PFC2D 的数值模拟试验提供可供参考的土体 细观上的参数和数值模拟的依据 。
收稿日期 : 2006209228 ; 修订日期 : 2007205230 基金项目 : 国家自然科学基金项目资助 作者简介 : 张刚 (19772) ,男 ,博士 ,从事土体细观力学模拟和土
图 4 管涌发生过程中 PFC 试样宏观表现 Fig. 4 Phenomenon of PFC samples during piping
图 5 管涌发生过程中 PFC 试样孔隙率和流速变化曲线 Fig. 5 Curve of void ratio and flow rate vs time during piping
通过对 PFC 试样的试验前后比较 ,将 PFC 试样前 后的粒径变化 、流失量 、孔隙率等进行比较 。将表 3 和 表 1 比较可以看出 , PFC 数值模拟试验的结果和室内 模型试验的结果一致 。
管涌发生发展过程中由于颗粒的流失 ,管涌通道 中的孔隙率肯定会随之发生变化 。图 4 记录了管涌发 生全过程中的这种变化 。根据孔隙率变化曲线 (图 5 左) 斜率对比 ,管涌通道的孔隙率增大的速率比试样平 均孔隙率变化的斜率要大 ,这一点在宏观上表现就是 试样在管涌通道上的小颗粒被冲走 。在水力梯度 i = 013 时 ,颗粒的涌出数量和速度显著增大 ,压力不再增 加 ,因此可认为试样的临界水力梯度约为 013 。在达 到临界水力梯度以后 ,颗粒上涌 ,颗粒之间产生横向裂 隙 ,骨架颗粒调整位置 ,但是很少涌出 。这个模拟规律 同观察到的宏观试验现象一致 ,但是由于目前的试验 量测水平限制 ,不能够实现细观参数的定量分析和管 涌过程中土体内部管涌通道的量测 。另一方面 ,管涌 过程中的土体一系列参数变化的最根本原因就是土颗 粒的流失 。因此 ,如果保证了颗粒流失量的可比性 ,其
CU 1179
CC 0193
D60 3148
CU 3131
孔隙率 n
流失颗粒最大直径 最大流量 Q
试验前 试验后
(mm)
( ×0101m3·s - 1)
CC 1158 流失量 ( %)
0135 0141
018
1107
1016
413 模拟过程 通过在上下模型的表面施加压力差产生向上压力
流 。具体的方法是 :在模型的底部边界施加一个逐渐 增加的压力边界条件 ,直至达到临界水力梯度或更大 。 在这过程中始终保持上边界的压力为零 。在增加每一 个水力梯度后 ,流体和固相颗粒均达到稳定状态后再 施加下一个增量 ,每一步采用足够小的增量 。固相颗 粒的指标特性通过沿轴向的一系列测量圈的平均值反 映 。流体的特性指标通过与某一测量球相对应位置的 有限体积网格中相关指标的值平均求得 。 414 数值模拟结果 41411 试样细观变化规律及管涌产生的原因
图 3 颗粒流失过程 Fig. 3 The removal process of particles
表 1 典型试样的试验前后参数对比 Table 1 Parameters comparison before and after model test
试样
密实度 孔隙率 试验前 试验后
流失量
Dr n D60 (mm) \ CU \ CC D60 (mm) \ CU \ CC 临界水头 ( %)
1 前言
管涌破坏的发生和由之而起的灾害防治是一个涉 及各学科各领域的综合性很强的问题。近年来 ,许多 学者对管涌的发生做了很多研究 。纵观国内外管涌研 究现状 ,管涌现象的机理研究在向理论上的解析公式 研究 、室内模型试验研究和基于散体颗粒流理论的细 观数值模拟研究等几个方面发展 。已有的总水头方法 和临界水力梯度等经典公式已经不能全面的解释管涌 现象产生与发展的全过程 ;随机模型和地下水井流模 型很好地从宏观上描述了管涌发生的某一种因素和过 程 ,但并不能对其产生和发展的过程做全面的解释 ;有 限元数值模拟方法是目前广泛采用的数值方法 ,但主 要局限在模拟渗流的范围内 ,将渗流与土割裂开来 ,不 能考虑土体和渗流的相互作用[1] 。
CFD
210e6
1 000
1e23
10 ×10 210e26 210e23
它受流失量影响的参数的变化规律也应该与实际情况 的变化规律一致[6] 。
表 3 PFC 试样的试验前后参数对比 Table 3 Parameters comparison of PFC model test
试验前
试验后
Hale Waihona Puke Baidu
D60 3161
图 1 试验模型装置及示意图 Fig. 1 Diagrammatic sketch of model test device
211 固相运动方程 砂土体由一系列不连续的颗粒构成 ,可以通过离
散单元法有效的进行模拟 。在颗粒流离散元分析模型 中 ,采用圆形颗粒单元模拟颗粒介质 ,以牛顿第二定律 与力 - 位移定律为基础 ,采用显式时步循环运算规则 , 对模型进行循环计算 ,模拟颗粒的运动及其相互作 用[2] 。 212 连续方程与液相流动方程
PFC 模拟的过程中可以看到细颗粒在水流作用下 沿着粗颗粒的间隙向着压力小的方向流动 ,从而在试 样中产生了不均匀的孔隙 ,由于孔隙的产生 ,水的流速 在试样内的分布也出现了不均匀性 ,因为颗粒的移动 速度同颗粒直径的三次方成正比 ,因此这种局部的不 均匀流速对细小颗粒的影响要大于直径较大的颗粒 。 细颗粒的移动速度明显大于粗颗粒的移动速度 ,从而 加剧了孔隙的增大和连通 ,最终形成了管涌的通道 。 由于通道的形成使试样的压力差减小 ,从而在一定程
试验对多种级配和压力情况等进行了模拟 ,现选 出两组典型试验数据进行分析和说明 。图 2 是试验前 后试样的颗分曲线 ,及求得的流失量[3] 。在管涌发生 的过程中主要是细颗粒流失 ,从颗分曲线中粗颗粒部 分的曲线形状并没有改变 ,主要是细颗粒流失 ,本组试 验的流失量在 5 %～10 %之间 。从不同位置的颗分曲 线形状上可以看出 ,试样上部由于颗粒的流失路径较 短 ,流失量要比下部土样大些 。流失颗粒的最大粒径 为 1～2mm ,试样的大颗粒没有流失 ,主要是小颗粒溢 出。
2007 年第 6 期
水文地质工程地质
· 8 5 ·
到 2mm ,为了与室内模型试验的结果进行比较 ,颗粒的 数目由孔隙比 e 控制 ,通过 PFC 内置的 FISH 语言编 程 ,基本按照室内试验的级配生成数值模拟试样[4] ,具 体参数见表 2 。
表 2 颗粒流模型细观参数表 Table 2 Mesomechanical parameters of PFC sample
二维孔隙率和三维孔隙率转化中相差最小的正中心六
面体结构 ( FCC) 的两种排列结构后 ,经过密实度的修
正 ,提出了等粒径颗粒三维孔隙率向二维孔隙率转化
的公式 :
ε3 d = 1 - ξ(1 - ε2 d ) 3Π2
(ε2 d ∈[ 0 ,1 ] ,ε3 d ∈[ 01143 ,1 ])
(1)
其中 :
本次室内试验采用了先进的数码成像跟踪设备 , 因此 ,能够在细观的角度上对管涌发生过程进行实时 可视化跟踪分析 。图 3 对管涌发生过程同一位置的颗 粒流动过程进行了记录 。在流速较小的时候细颗粒填 充在大颗粒骨架的孔隙中 ,随着压力水头的增加 ,孔隙 中的水流速度增加 ,小颗粒随着水流流走 ,最后几乎所 有的小颗粒全部流走 ,只留下骨架颗粒 。这种结果与 宏观上反应的颗粒级配变化一致 ,同时也在细观角度 上解释和记录了管涌发生发展过程中 ,颗粒变化的特 点和趋势 。
B
018 014 3136 \ 5191 \ 3157 3141 \ 3158 \ 2117 012 611
D
0178 0142 3184 \ 3195 \ 2127 3195 \ 3147 \ 2107 013 5175
4 管涌现象的颗粒流模拟
411 三维与二维孔隙率的转换公式
PFC2D程序属于二维程序 ,因此在与室内模型试验
2007 年第 6 期
水文地质工程地质
· 8 3 ·
堤坝管涌的室内试验与颗粒流细观模拟研究
张 刚1 ,周 健2 ,姚志雄2 (11 现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司 ,上海 200011 ; 21 同济大学地下建筑与工程系 ,上海 200092)
摘要 : 本文对水流垂直方向的堤坝管涌现象分别进行了室内模型模拟和颗粒流模拟实验 。在室内模型试验模拟中采用 先进的数码成像跟踪设备在细观的尺度上对土样在管涌发生发展的全过程进行了观察和记录 ,为颗粒流细观模拟提供 了必要的细观参数及宏观依据 。提出的二维孔隙率与三维孔隙率转换的关系公式很好的将室内模型试验的孔隙率同颗 粒流数值模拟结合 ,运用颗粒流程序采用固液耦合的分析模型对管涌现象作进一步的数值模拟分析 。根据模拟结果 ,分 析了管涌产生 、发展在颗粒细观尺度的原因 ,对管涌产生发展中的试样细观变化规律及流速的变化规律进行了分析 。这 些结果为 PFC2D在渗流和渗透破坏等方面的深入研究应用提供了一定的实用依据 ,同时也为在细观尺度上解释和分析管 涌现象提供了一条新的途径 。 关键词 : 颗粒流理论 ; 管涌 ; 细观模拟 ; 模型试验 ; 孔隙率转换 中图分类号 : TV543 + 16 ;P642 文献标识码 : A 文章编号 : 100023665 (2007) 0620083204
ξ = 2 - 2 ) , ξ ∈[ 01606 ,01857 ] π3 π3
Dr 为砂土的相对密度 。 412 模型生成
采用 PFC2D 程序进行颗粒流模拟 ,当只研究圆形 颗粒的运动与相互作用问题时可以直接采用 PFC 来 模拟 ,不需增加单元的组合形式 。本文将土颗粒理想 化成圆形颗粒 。
首先在颗粒所在范围内充满流体 —水 ,然后生成 土颗粒 ,尺寸为 200mm ×150mm。颗粒粒径从 012mm
的对照中会在孔隙率的转换上面存在一定的问题 。在
散体材料的三维孔隙率与二维孔隙率转化之间一直存
在着难题 ,根据目前的研究也停留在等粒径颗粒研究
的水平上[4 ,5] 。本文对这方面的研究也做了一定的探
索 ,在研究等粒径颗粒二维孔隙率和三维孔隙率转化
中相差最大的三维六角晶格结构 ( HCP) 和等粒径颗粒
对饱和砂两相体可采用连续方程 ,内部孔隙水的 流动采用 Navier2Stokes 方程完整的描述 。水在孔隙介 质中的流动速度与水力梯度的关系在雷诺数在 1～10
· 8 4 ·
水文地质工程地质
2007 年第 6 期
图 2 模型试验前后沿深度颗分曲线及颗粒的流失量 Fig. 2 Particles loss and quality sieve analysis graphs
试样尺寸 颗粒数目
W ×H(mm)
粒径 (mm)
颗粒密度 摩擦系数Π 孔隙比 (kgΠm3) 泊松比
200 ×150
6 701 012～210 2 650
015Π013
0135
剪切模量 流体密度 粘滞系数 流体网格
计算时步 ( s)
( Pa)
( kgΠm3 )
( Pa. s) 尺寸 (mm) DEM
at the deferent positon of samples before and after model test
之间的层流采用 Darcy定律 , 当雷诺数较大时 , 采用 Ergun 非线性方程[2] 。
3 管涌现象的室内试验模拟
模型箱的尺寸为 500 ×500 ×600mm ,模型一侧用 玻璃制成 ,这样就能够观察到试样在整个试验过程中 的内部变化 。模型通过膜盒压力表控制加压 。在模型 箱的下部设有水流缓冲区 。在试验过程中实时获取土 样水力梯度 、流量 、流速的变化情况 。在渗透试验过程 中 ,采用奥林巴斯体显微镜结合 CCD 摄像Π照相机进 行连续自动拍摄试样[2] 。
2 固液耦合颗粒流分析模型
本文采用圆形颗粒离散单元模拟砂土颗粒 ,基于 力 - 位移之间的平衡方程描述砂土颗粒的运动 。采用 Navier2Stokes 方程完整的描述饱和砂内部孔隙水流动 作用 ,孔隙水的作用力作为外力施加给砂土体颗粒 ,实 现砂土体颗粒的运动与孔隙水之间的相互作用 。
本文通过高放大倍数的数码成像设备对管涌的室 内模型试验进行全程的跟踪观察 ,对管涌室内模型试 验前后的土体和流体参数的对比 ,探索了管涌现象的 规律 ,为 PFC2D 的数值模拟试验提供可供参考的土体 细观上的参数和数值模拟的依据 。
收稿日期 : 2006209228 ; 修订日期 : 2007205230 基金项目 : 国家自然科学基金项目资助 作者简介 : 张刚 (19772) ,男 ,博士 ,从事土体细观力学模拟和土
图 4 管涌发生过程中 PFC 试样宏观表现 Fig. 4 Phenomenon of PFC samples during piping
图 5 管涌发生过程中 PFC 试样孔隙率和流速变化曲线 Fig. 5 Curve of void ratio and flow rate vs time during piping
通过对 PFC 试样的试验前后比较 ,将 PFC 试样前 后的粒径变化 、流失量 、孔隙率等进行比较 。将表 3 和 表 1 比较可以看出 , PFC 数值模拟试验的结果和室内 模型试验的结果一致 。
管涌发生发展过程中由于颗粒的流失 ,管涌通道 中的孔隙率肯定会随之发生变化 。图 4 记录了管涌发 生全过程中的这种变化 。根据孔隙率变化曲线 (图 5 左) 斜率对比 ,管涌通道的孔隙率增大的速率比试样平 均孔隙率变化的斜率要大 ,这一点在宏观上表现就是 试样在管涌通道上的小颗粒被冲走 。在水力梯度 i = 013 时 ,颗粒的涌出数量和速度显著增大 ,压力不再增 加 ,因此可认为试样的临界水力梯度约为 013 。在达 到临界水力梯度以后 ,颗粒上涌 ,颗粒之间产生横向裂 隙 ,骨架颗粒调整位置 ,但是很少涌出 。这个模拟规律 同观察到的宏观试验现象一致 ,但是由于目前的试验 量测水平限制 ,不能够实现细观参数的定量分析和管 涌过程中土体内部管涌通道的量测 。另一方面 ,管涌 过程中的土体一系列参数变化的最根本原因就是土颗 粒的流失 。因此 ,如果保证了颗粒流失量的可比性 ,其
CU 1179
CC 0193
D60 3148
CU 3131
孔隙率 n
流失颗粒最大直径 最大流量 Q
试验前 试验后
(mm)
( ×0101m3·s - 1)
CC 1158 流失量 ( %)
0135 0141
018
1107
1016
413 模拟过程 通过在上下模型的表面施加压力差产生向上压力
流 。具体的方法是 :在模型的底部边界施加一个逐渐 增加的压力边界条件 ,直至达到临界水力梯度或更大 。 在这过程中始终保持上边界的压力为零 。在增加每一 个水力梯度后 ,流体和固相颗粒均达到稳定状态后再 施加下一个增量 ,每一步采用足够小的增量 。固相颗 粒的指标特性通过沿轴向的一系列测量圈的平均值反 映 。流体的特性指标通过与某一测量球相对应位置的 有限体积网格中相关指标的值平均求得 。 414 数值模拟结果 41411 试样细观变化规律及管涌产生的原因
图 3 颗粒流失过程 Fig. 3 The removal process of particles
表 1 典型试样的试验前后参数对比 Table 1 Parameters comparison before and after model test
试样
密实度 孔隙率 试验前 试验后
流失量
Dr n D60 (mm) \ CU \ CC D60 (mm) \ CU \ CC 临界水头 ( %)
1 前言
管涌破坏的发生和由之而起的灾害防治是一个涉 及各学科各领域的综合性很强的问题。近年来 ,许多 学者对管涌的发生做了很多研究 。纵观国内外管涌研 究现状 ,管涌现象的机理研究在向理论上的解析公式 研究 、室内模型试验研究和基于散体颗粒流理论的细 观数值模拟研究等几个方面发展 。已有的总水头方法 和临界水力梯度等经典公式已经不能全面的解释管涌 现象产生与发展的全过程 ;随机模型和地下水井流模 型很好地从宏观上描述了管涌发生的某一种因素和过 程 ,但并不能对其产生和发展的过程做全面的解释 ;有 限元数值模拟方法是目前广泛采用的数值方法 ,但主 要局限在模拟渗流的范围内 ,将渗流与土割裂开来 ,不 能考虑土体和渗流的相互作用[1] 。
CFD
210e6
1 000
1e23
10 ×10 210e26 210e23
它受流失量影响的参数的变化规律也应该与实际情况 的变化规律一致[6] 。
表 3 PFC 试样的试验前后参数对比 Table 3 Parameters comparison of PFC model test
试验前
试验后
Hale Waihona Puke Baidu
D60 3161
图 1 试验模型装置及示意图 Fig. 1 Diagrammatic sketch of model test device
211 固相运动方程 砂土体由一系列不连续的颗粒构成 ,可以通过离
散单元法有效的进行模拟 。在颗粒流离散元分析模型 中 ,采用圆形颗粒单元模拟颗粒介质 ,以牛顿第二定律 与力 - 位移定律为基础 ,采用显式时步循环运算规则 , 对模型进行循环计算 ,模拟颗粒的运动及其相互作 用[2] 。 212 连续方程与液相流动方程
PFC 模拟的过程中可以看到细颗粒在水流作用下 沿着粗颗粒的间隙向着压力小的方向流动 ,从而在试 样中产生了不均匀的孔隙 ,由于孔隙的产生 ,水的流速 在试样内的分布也出现了不均匀性 ,因为颗粒的移动 速度同颗粒直径的三次方成正比 ,因此这种局部的不 均匀流速对细小颗粒的影响要大于直径较大的颗粒 。 细颗粒的移动速度明显大于粗颗粒的移动速度 ,从而 加剧了孔隙的增大和连通 ,最终形成了管涌的通道 。 由于通道的形成使试样的压力差减小 ,从而在一定程
试验对多种级配和压力情况等进行了模拟 ,现选 出两组典型试验数据进行分析和说明 。图 2 是试验前 后试样的颗分曲线 ,及求得的流失量[3] 。在管涌发生 的过程中主要是细颗粒流失 ,从颗分曲线中粗颗粒部 分的曲线形状并没有改变 ,主要是细颗粒流失 ,本组试 验的流失量在 5 %～10 %之间 。从不同位置的颗分曲 线形状上可以看出 ,试样上部由于颗粒的流失路径较 短 ,流失量要比下部土样大些 。流失颗粒的最大粒径 为 1～2mm ,试样的大颗粒没有流失 ,主要是小颗粒溢 出。
2007 年第 6 期
水文地质工程地质
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到 2mm ,为了与室内模型试验的结果进行比较 ,颗粒的 数目由孔隙比 e 控制 ,通过 PFC 内置的 FISH 语言编 程 ,基本按照室内试验的级配生成数值模拟试样[4] ,具 体参数见表 2 。
表 2 颗粒流模型细观参数表 Table 2 Mesomechanical parameters of PFC sample
二维孔隙率和三维孔隙率转化中相差最小的正中心六
面体结构 ( FCC) 的两种排列结构后 ,经过密实度的修
正 ,提出了等粒径颗粒三维孔隙率向二维孔隙率转化
的公式 :
ε3 d = 1 - ξ(1 - ε2 d ) 3Π2
(ε2 d ∈[ 0 ,1 ] ,ε3 d ∈[ 01143 ,1 ])
(1)
其中 :
本次室内试验采用了先进的数码成像跟踪设备 , 因此 ,能够在细观的角度上对管涌发生过程进行实时 可视化跟踪分析 。图 3 对管涌发生过程同一位置的颗 粒流动过程进行了记录 。在流速较小的时候细颗粒填 充在大颗粒骨架的孔隙中 ,随着压力水头的增加 ,孔隙 中的水流速度增加 ,小颗粒随着水流流走 ,最后几乎所 有的小颗粒全部流走 ,只留下骨架颗粒 。这种结果与 宏观上反应的颗粒级配变化一致 ,同时也在细观角度 上解释和记录了管涌发生发展过程中 ,颗粒变化的特 点和趋势 。
B
018 014 3136 \ 5191 \ 3157 3141 \ 3158 \ 2117 012 611
D
0178 0142 3184 \ 3195 \ 2127 3195 \ 3147 \ 2107 013 5175
4 管涌现象的颗粒流模拟
411 三维与二维孔隙率的转换公式
PFC2D程序属于二维程序 ,因此在与室内模型试验
2007 年第 6 期
水文地质工程地质
· 8 3 ·
堤坝管涌的室内试验与颗粒流细观模拟研究
张 刚1 ,周 健2 ,姚志雄2 (11 现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司 ,上海 200011 ; 21 同济大学地下建筑与工程系 ,上海 200092)
摘要 : 本文对水流垂直方向的堤坝管涌现象分别进行了室内模型模拟和颗粒流模拟实验 。在室内模型试验模拟中采用 先进的数码成像跟踪设备在细观的尺度上对土样在管涌发生发展的全过程进行了观察和记录 ,为颗粒流细观模拟提供 了必要的细观参数及宏观依据 。提出的二维孔隙率与三维孔隙率转换的关系公式很好的将室内模型试验的孔隙率同颗 粒流数值模拟结合 ,运用颗粒流程序采用固液耦合的分析模型对管涌现象作进一步的数值模拟分析 。根据模拟结果 ,分 析了管涌产生 、发展在颗粒细观尺度的原因 ,对管涌产生发展中的试样细观变化规律及流速的变化规律进行了分析 。这 些结果为 PFC2D在渗流和渗透破坏等方面的深入研究应用提供了一定的实用依据 ,同时也为在细观尺度上解释和分析管 涌现象提供了一条新的途径 。 关键词 : 颗粒流理论 ; 管涌 ; 细观模拟 ; 模型试验 ; 孔隙率转换 中图分类号 : TV543 + 16 ;P642 文献标识码 : A 文章编号 : 100023665 (2007) 0620083204
ξ = 2 - 2 ) , ξ ∈[ 01606 ,01857 ] π3 π3
Dr 为砂土的相对密度 。 412 模型生成
采用 PFC2D 程序进行颗粒流模拟 ,当只研究圆形 颗粒的运动与相互作用问题时可以直接采用 PFC 来 模拟 ,不需增加单元的组合形式 。本文将土颗粒理想 化成圆形颗粒 。
首先在颗粒所在范围内充满流体 —水 ,然后生成 土颗粒 ,尺寸为 200mm ×150mm。颗粒粒径从 012mm
的对照中会在孔隙率的转换上面存在一定的问题 。在
散体材料的三维孔隙率与二维孔隙率转化之间一直存
在着难题 ,根据目前的研究也停留在等粒径颗粒研究
的水平上[4 ,5] 。本文对这方面的研究也做了一定的探
索 ,在研究等粒径颗粒二维孔隙率和三维孔隙率转化
中相差最大的三维六角晶格结构 ( HCP) 和等粒径颗粒
对饱和砂两相体可采用连续方程 ,内部孔隙水的 流动采用 Navier2Stokes 方程完整的描述 。水在孔隙介 质中的流动速度与水力梯度的关系在雷诺数在 1～10
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水文地质工程地质
2007 年第 6 期
图 2 模型试验前后沿深度颗分曲线及颗粒的流失量 Fig. 2 Particles loss and quality sieve analysis graphs
试样尺寸 颗粒数目
W ×H(mm)
粒径 (mm)
颗粒密度 摩擦系数Π 孔隙比 (kgΠm3) 泊松比
200 ×150
6 701 012～210 2 650
015Π013
0135
剪切模量 流体密度 粘滞系数 流体网格
计算时步 ( s)
( Pa)
( kgΠm3 )
( Pa. s) 尺寸 (mm) DEM
at the deferent positon of samples before and after model test
之间的层流采用 Darcy定律 , 当雷诺数较大时 , 采用 Ergun 非线性方程[2] 。
3 管涌现象的室内试验模拟
模型箱的尺寸为 500 ×500 ×600mm ,模型一侧用 玻璃制成 ,这样就能够观察到试样在整个试验过程中 的内部变化 。模型通过膜盒压力表控制加压 。在模型 箱的下部设有水流缓冲区 。在试验过程中实时获取土 样水力梯度 、流量 、流速的变化情况 。在渗透试验过程 中 ,采用奥林巴斯体显微镜结合 CCD 摄像Π照相机进 行连续自动拍摄试样[2] 。