【摘 要】
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为了研究土体的细观渗流特性,假设土体是完全饱和且在渗流过程中水分的流动始终处于层流状态。考虑宏观统计参数(孔隙率、渗透率及有效黏滞系数等)的影响,基于表征体元(REV)
【机 构】
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昆明理工大学建筑工程学院; 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室;
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.51408284,No.51179187);昆明理工大学人才培养基金(No.KKSY201306023)
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为了研究土体的细观渗流特性,假设土体是完全饱和且在渗流过程中水分的流动始终处于层流状态。考虑宏观统计参数(孔隙率、渗透率及有效黏滞系数等)的影响,基于表征体元(REV)尺度的格子博尔兹曼(Boltzmann)方法,建立了压力作用下土体细观渗流的数值模型。采用D2Q9模型考虑水分流动的离散速度分布,宏观边界条件为左右侧面为不透水边界(0)x yu=u=,上下边界设置不同的密度来控制压力边界,在微观边界条件上采用非平衡态外推格式。编制相应的计算程序,将计算区域内的多孔介质材料设置成流体(孔隙率φ=1.0,渗透率K=∞),验证了经典的Poiseuille流。此外,结合算例分别讨论了土体在压力作用下孔隙率、渗透率及渗透压力等影响因素与渗流速度的相互关系,研究表明该数值方法与Darcy定律得到的计算结果较为吻合。因此,基于REV尺度的格子Boltzmann方法可以有效地模拟土体的渗流机制,为进一步研究土体渗流特性提供了一种新的研究手段。
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