运用离散单元法研究土体管涌机理

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1、分类号(中图法)论文作者姓名堡!』!筮学号Q垫Q5Q2塑2Y911719罾级玉单位塑堑苤堂堂±王型盟塞近沦文中文题名堡趔噩数望丞法盟嚣I：签簧通狃理论义中文副题名玉论文英文题名鲤P!i￡§堕Q堕Q!旦旦丛鱼里ip也gMQ￡鱼§堡i§皿B￡s￡垒丝h论文英文副题名玉论文语种生塞论文摘要语种空塞!墓塞论文页数盟里论文字数—垒堑夏论文土题倒萱涵离邀五P里￡题楚孔堕姿申请学位级别王堂亟±专业名称鲞±王拦研究方向蚩±工程鎏远皇撞剑指导教师姓名王蠖煎援丝昱导师单位江渔态堂蚩±工狸婴究压论文答辩r]捌2QQ鱼生3月——摘要管涌是渗透变形的一种重要的破坏形式

2、，给江河两岸的人民带来了巨大的经济损失和人员伤亡。目前对于管涌的研究从不同的方向对管涌的原理进行了揭示，采用的具体方法也不一样，但是由于管涌是由于颗粒的运移引起的，因此如果能够从颗粒受力机理上进行探索，进而揭示管涌的机理可以说是比较有意义的探索。基于这样的想法，联系现有的数值计算方法，考虑离散单元法作为研究散粒体比较有效的工具，因此设想利用离散元的方法来进行管涌机理的研究。本文的工作主要包括：(1)研究了离散元方法目前在工程中的运用，以及目前管涌研究所采取的方法，得出离散元方法研究管涌的优势所在。(2)针对目前离散元方法中考虑流体作用较少的现

3、状，仔细分析了离散元计算的基本原理，分析将流体的计算方法，分析流体计算时应该采用的计算方法，并在分析颗粒与流体间作用的基础上，将颗粒对流体间的作用作为流体方程中的一项体积力，在此前提下计算流体动力学方程，同时颗粒受到流体施加的力，将其作为颗粒受到的外力施加在颗粒上，通过不断的计算迭代，得出最终的结果。(3)选用颗粒流软件PFC对管涌的发展过程进行数值模拟，采用粗细两种颗粒进行模拟，尝试得出几何条件对管涌发生的影响，验证了S．S．Tomlinson和YP．Valid通过反滤层试验得出的管涌发生的几何条件。(4)考虑管涌发生的几何条件，及水力条件

4、，进行管涌计算模拟，得到了和实际比较接近的结论，说明了离散元方法运用于管涌研究中的可行性，并借助于PFC软件的优势，得出颗粒起动力，与颗粒受到的阻力进行比较，得出管涌的大致判别方式。(5)针对影响管涌的条件进行了定性的分析，讨论了计算区域的几何尺寸，也即横截面积以及渗径对管涌的影响作用，以及渗透水头的施加速度对管涌发展的影响。关键词：管涌离散元PFC颗粒孔隙率；基金项目：高等学校阵二I：学科点专项科研基金资助(20040294003)AbstractBecausepiping，asoneofthemostinlportantdestI。uct

5、ionf．onnofseepagemet锄。叩hose，hasbrou曲tabouthugelossineconomyandsafety，alotofresearchworkaboutthepipingprinciplehasbeendoneatdia、erentpoints，inwhichthedissimilarmethodsareadopted．Becausethepipingiscausedbythemigrationofthennepaniclesthrou曲thevoidsf．o肿edbythecoarsepanicles，itw

6、illbemostsignmcanttostudythepipingmechanismbymicrocosmicmethod．Basedontheabove，relatedtotheanalysisofthecun℃ntdiH色rentnumericalmethods，thedistinctelementmethodisregardedasamoreefrectiVetoolto铲anularmaterials．ThereforetheDEMisfirstlyusedforthereseaurchofpipingmechanism．Thema

7、jorworkinthethesisisdescribedasfollows：Firstly’thecurrentutilizationofdistinctelementmethodint11epracticeisstudied，aswellasthepresentresearchmethodf．orpiping，thesuperiorit)rofdistinctelementmethodusedinpipingresearchisconcluded．Secondly，becausethenuidefrectisseldomconsidere

8、dinthecurrentresearch、VorkaboutDEM，thebasiccomputationalprincipleofthedistinctelem