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围压条件下原状花岗岩残积土细观渗流数值模拟 被引量：7
1
作者 蔡沛辰 阙云 李显 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期400-406,共7页
选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)图像与COMSOL Multiphyscis有限元软件,研究原状土样在考虑和不考虑围压时的细观渗流规律.结果表明:两种条件下,计算渗透率都随水压差的增加呈线性降低的关系;考虑围压... 选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)图像与COMSOL Multiphyscis有限元软件,研究原状土样在考虑和不考虑围压时的细观渗流规律.结果表明:两种条件下,计算渗透率都随水压差的增加呈线性降低的关系;考虑围压时,计算渗透率随竖向力呈先急剧到平缓下降,再急剧上升,最后趋于平缓下降的规律.同一时刻,考虑围压时的渗流长度较未考虑时的减少了约16%,速度大小降低了约13%.应力敏感性指数主要受围压控制,水压差对其影响甚微,且不同围压作用下应力敏感性指数呈“Z”字型变化. 展开更多
关键词 原状花岗岩残积土 计算机断层扫描切片 细观渗流 围压
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土石混合体细观渗流场的格子Boltzmann模拟 被引量：6
2
作者 李晶晶 金磊 程涛 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第29期235-241,共7页
基于土石混合体中块石的CT扫描图片、颗粒流PFC软件及数字图像处理技术构建了土石混合体的孔隙结构模型,在此基础上引入介观的格子Boltzmann方法从孔隙尺度对土石混合体的渗流场进行了数值模拟,并据此分析了土石混合体的渗流特性。研究... 基于土石混合体中块石的CT扫描图片、颗粒流PFC软件及数字图像处理技术构建了土石混合体的孔隙结构模型,在此基础上引入介观的格子Boltzmann方法从孔隙尺度对土石混合体的渗流场进行了数值模拟,并据此分析了土石混合体的渗流特性。研究结果表明:基于土石混合体的孔隙结构模型和介观的格子Boltzmann方法,通过设置相应的边界条件可以快速有效地模拟土石混合体的细观渗流机制;与均质土体模型相比,土石混合体模型由于较大块石的存在使得其渗流通道明显减少,且通道变窄,弯折度增加,流速减小,渗透率大幅降低;土石混合体模型中水压力分布很不均匀,在块石的上下游会发生显著的压力降;块石含量、块石粒径及块石空间分布等细观结构因素对土石混合体的渗流场与渗透性能有一定的影响。 展开更多
关键词 土石混合体 格子BOLTZMANN方法 细观结构 渗流场
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基于三维重构模型的孔隙岩石气体渗流的LBM模拟 被引量：6
3
作者 王金波 黄耀辉 +1 位作者 鞠杨 郑江韬 《煤炭工程》 北大核心 2014年第5期77-80,共4页
通过三维CT成像技术获得孔隙岩石内部孔隙结构图像,计算了孔隙岩石的孔隙度与统计特征函数;采用随机堆积球的方法,生成了一组与CT模型具有相同孔隙率、不同孔隙结构特征的模型,利用格子Boltzmann方法计算了渗透率,并分析了孔隙结构的统... 通过三维CT成像技术获得孔隙岩石内部孔隙结构图像,计算了孔隙岩石的孔隙度与统计特征函数;采用随机堆积球的方法,生成了一组与CT模型具有相同孔隙率、不同孔隙结构特征的模型,利用格子Boltzmann方法计算了渗透率,并分析了孔隙结构的统计特征函数与其渗透率之间的关系。结果表明,岩石孔隙结构特征对其渗透率具有重要影响,两点概率函数与线性路径函数距离坐标原点的偏离程度能够很好的反应孔隙岩石渗透率的大小。 展开更多
关键词 孔隙结构重构 细观渗流 格子BOLTZMANN方法 统计特征函数 渗透率
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三维离散元法解析砂型泥石流细观运动特征研究 被引量：3
4
作者 姚志雄 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期1414-1423,共10页
基于散体介质理论的三维离散元数值分析方法,引入粘滞阻尼模型考虑系统耗能效应,求解固体作用力和流体连续性方程,充分考虑流固耦合作用,对中、细标准砂泥石流过程进行仿真分析,得到不同砂型泥石流破坏过程及渗流场、颗粒速度场、孔隙... 基于散体介质理论的三维离散元数值分析方法,引入粘滞阻尼模型考虑系统耗能效应,求解固体作用力和流体连续性方程,充分考虑流固耦合作用,对中、细标准砂泥石流过程进行仿真分析,得到不同砂型泥石流破坏过程及渗流场、颗粒速度场、孔隙率、颗粒接触数等参数变化规律。分析表明,中砂、细砂分别表现出分层渐进式和流滑型的破坏模式,这与已有物理试验现象吻合,验证该模型的适用性,并从渗流场分布规律深刻解释该现象发生机理。泥石流过程中土颗粒速度矢量变化规律从细观上揭示了隐藏在颗粒内部的相互碰撞、摩擦、滑动等复杂运动特点,从宏观上揭示了中砂土坡脚薄弱位置率先突破,主滑动体形成直至完全失稳的分级渐进式破坏过程。进一步分析了土体孔隙率和平均接触数分布云图变化规律,中砂泥石流过程中随颗粒运动,滑动体孔隙率逐渐增大,颗粒接触数逐渐减小,并且这种发展趋势逐渐往坡后方土体蔓延;进一步揭示了中砂泥石流分级渐进破坏过程与颗粒速度场分析规律一致。分析结果表明了该模型方法在模拟泥石流这种大变形、流固耦合问题上的适用性,这对泥石流复杂机理的更深入探索是有益的。 展开更多
关键词 三维离散元方法 泥石流 细观机理 渗流场 流固耦合作用
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初始细颗粒含量对内部不稳定土体潜蚀机制影响的可视化试验研究 被引量：1
5
作者 张海彬 罗玉龙 +4 位作者 谷敬云 张兴杰 王惠民 盛金昌 詹美礼 《水电能源科学》 北大核心 2022年第4期137-140,111,共5页
鉴于当前对不同细颗粒含量条件下土体潜蚀过程中土体内部的颗粒运移行为及渗漏通道的形成过程等细观机制的认识尚不清楚,基于平面激光诱导荧光技术(PLIF)的潜蚀可视化试验装置,开展了5组不同初始细颗粒含量土体的潜蚀试验,并探讨了透明... 鉴于当前对不同细颗粒含量条件下土体潜蚀过程中土体内部的颗粒运移行为及渗漏通道的形成过程等细观机制的认识尚不清楚,基于平面激光诱导荧光技术(PLIF)的潜蚀可视化试验装置,开展了5组不同初始细颗粒含量土体的潜蚀试验,并探讨了透明土与实际土试验结果的相似性问题。结果表明,细颗粒含量较大时,颗粒移动过程具有明显的倾向性,渗漏通道的形成先出现在下游出口,然后逐渐向其上游侧扩展,最终上下游完全贯通;细颗粒含量较少时,颗粒移动具有较强的随机性,整个试验过程中,均未出现明显的渗漏通道;当配制的透明土熔融石英砂颗粒的粒径为天然土颗粒粒径的4倍时,两者的渗透性比较接近,具有较好的相似性;实际工程中,应重视初始细颗粒含量较高的内部不稳定土体,此类土体一旦发生潜蚀,更容易诱发不均匀变形,威胁工程安全。 展开更多
关键词 潜蚀 可视化 初始细颗粒含量 细观机理 渗透通道
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基于土体细观结构重构技术的渗流场数值模拟 被引量：17
6
作者 申林方 王志良 李邵军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3307-3314,共8页
真实土体的细观结构由许多个大小不一的土颗粒团组成,传统四参数随机生长法(QSGS)构建的土体结构土颗粒团比较均匀,与实际情况存在较大的差异。为弥补这一缺陷,考虑土体孔隙率及自相关函数的影响,对传统的四参数随机生长法进行改进,实... 真实土体的细观结构由许多个大小不一的土颗粒团组成,传统四参数随机生长法(QSGS)构建的土体结构土颗粒团比较均匀,与实际情况存在较大的差异。为弥补这一缺陷,考虑土体孔隙率及自相关函数的影响,对传统的四参数随机生长法进行改进,实现了更接近于真实土体的细观结构重构。在此基础上基于格子Boltzmann方法,采用D2Q9模型,通过设置模型入口、出口边界为非平衡态外推格式,左右边界及土颗粒边界为标准反弹格式的边界条件,建立了模拟重构土体细观渗流场的二维模型。同时,针对一算例编制了相应的计算程序,研究了恒定流速入渗情况下重构土体的细观渗流场。研究表明:土体的渗流方向优先选择连通性较好孔隙所形成的通道,流速受控于通道整体连通性的优劣。整体贯通型的通道流动速度较快,部分连通的孔隙中其流动速度相对较慢。即使局部孔隙空间较大,其渗流速度仍取决于是否位于贯通型通道上。 展开更多
关键词 四参数随机生长法 土体细观结构 格子BOLTZMANN方法 渗流场 数值模拟
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粗粒土渗透变形特性的细观数值试验研究 被引量：14
7
作者 蒋中明 袁涛 +1 位作者 刘德谦 李小凡 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期752-758,706,共8页
为深入探究渗透变形对粗粒土渗透特性的影响,基于室内粗粒土渗透变形物理试验成果分析,利用颗粒流软件PFC3D对粗粒土的渗透性演化全过程进行细观数值仿真试验。数值试验研究成果表明：随着试验水头升高,试件中的细小颗粒从渗流＂上游区... 为深入探究渗透变形对粗粒土渗透特性的影响,基于室内粗粒土渗透变形物理试验成果分析,利用颗粒流软件PFC3D对粗粒土的渗透性演化全过程进行细观数值仿真试验。数值试验研究成果表明：随着试验水头升高,试件中的细小颗粒从渗流＂上游区＂向＂下游区＂逐渐迁移、汇聚,形成渗透挤密区;渗透挤密现象的产生导致试件整体渗透系数减小;随着试验水头持续升高,渗透挤密区中的细颗粒在不断增加的渗透力作用下随水流被陆续带出,渗透系数逐渐增大。颗粒迁移导致原有孔隙增大,土骨架结构发生变化,进而导致粗粒土渗透性越来越大,最终形成渗透变形现象。细观数值试验方法可以较好地再现粗粒土的渗透变形过程。 展开更多
关键词 粗粒土 细观数值试验 渗透变形 渗透性演化
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基于模拟退火算法重构土体细观孔隙结构研究 被引量：1
8
作者 王志良 瞿嘉安 +1 位作者 周潇 申林方 《昆明理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第6期43-48,共6页
土体的细观孔隙结构非常复杂,且对其渗流特性有着重要的影响.为了研究土体的细观孔隙特征及流体在土体孔隙内流动的详细信息,基于土体CT扫描的切片图像,采用数字图像处理技术提取出土体的孔隙率及孔隙的两点自相关函数.根据孔隙率随机... 土体的细观孔隙结构非常复杂,且对其渗流特性有着重要的影响.为了研究土体的细观孔隙特征及流体在土体孔隙内流动的详细信息,基于土体CT扫描的切片图像,采用数字图像处理技术提取出土体的孔隙率及孔隙的两点自相关函数.根据孔隙率随机生成了土体的细观孔隙结构,然后将土体孔隙的两点自相关函数作为目标函数,采用模拟退火算法对重构土体的细观孔隙结构进行优化运算,从而得到了与真实土体孔隙结构特征相似的细观模型.最后,联合用于多孔介质细观渗流数值模拟的格子Boltzmann方法,对重构土体模型进行了渗流场的数值计算,计算结果表明:土体在渗流过程中主要沿着孔隙连通性较好的通道进行,在局部封闭的孔隙内渗流流速较小,且最大渗流流速通常发生在整体贯通通道的较窄部位. 展开更多
关键词 模拟退火算法 细观孔隙结构 土体重构 渗流场
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