黄土中团聚体水解破坏的数值研究

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       黄土中大量的团聚体是黄土骨架结构的重要组成部分。在本研究中，采用耦合计算流体动力学和离散元法(CFD-DEM)模拟了团聚体的水稳定性。在模拟过程中，采用PFC3D (Particle Flow Code in 3 Dimensions)软件程序中的“固定粗网格”方法模拟了颗粒-流体耦合过程。在水解规律方面，使用Python开发了定制代码，通过CFD-DEM模型将水泥的水解过程转化为颗粒间结合强度的水解过程。在不同水力梯度作用下，随着水压的增加，团聚体的水解速率迅速增加，大量颗粒从团聚体中剥落，造成团聚体的破坏。在同一时间和相同水压条件下，多团聚体的水解速率始终低于单团聚体。此外，团聚体的密度和孔隙度也会不同程度地影响水稳定性。

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       本研究采用自行编写的程序模拟了黄土团聚体的水解过程，结果为解释黄土的湿陷性机理提供了良好的参考。结果表明，骨料结构水解的失败率与材料的物理参数(即粒径、孔隙率和密度)密切相关。黄土中的粘土和粉粒在胶结材料的作用下形成了不同大小的团聚体。水压也是影响团聚体水解的一个因素。在低水压下，团聚体几乎没有损伤，但在高水压下，团聚体迅速水解。虽然该模型可以再现骨料的水解过程，但仍有许多未解决的问题，需要在未来的研究中引入新的模型算法进一步探索。研究的主题包括:模型的准确性应与实验结果进行比较;应考虑非球形颗粒对模拟试验结果的影响;最后，应研究如何根据水解对团聚体的破坏来量化黄土的湿陷性。

转自：漫谈工程低质，侵权删