利用固液耦合离散元实现大坝沉降裂缝或不同分区非协商变形缝的集中渗流冲蚀模拟

摘要

大坝沉降裂缝以及不同分区非协商变形缝的集中渗流是土石坝常见的一种渗透破坏形式.这类渗透破坏多由裂隙冲刷发展而来.目前,国内外专家渗透破坏的相关研究多集中在管涌方面,而对这一类裂缝渗透破坏关注较少.此外,由于目前的实验技术所限制,相关实验研究发现裂缝开度以及水力梯度都会对裂缝冲刷启动判别产生巨大影响.因而考虑使用数值模拟技术实现裂缝冲刷的数值模拟.与有限元模拟技术不同,离散元模拟技术可以实现对单个颗粒和单元体变形、脱离的模拟.本文即采用颗粒流离散元程序(PFC3D),这一程序通过内嵌流固耦合模块实现固液耦合离散元模拟.通过研究不同摩擦系数条件下的裂隙冲刷启动过程,初步得出在不同摩擦系数下的裂隙冲刷启动规律和冲蚀规律.证明了颗粒流离散元程序在研究裂隙冲刷中的实用性,继而可以使用该模拟技术实现大坝沉降裂缝以及不同分区非协商变形缝的集中渗流的数值模拟.