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土壤渗流中渗透系数与液桥力关系研究

南轩 刘艳慧 孙语晨 赵崤隆 李云川 饶增

南 轩, 刘艳慧, 孙语晨, 赵崤隆, 李云川, 饶 增. 土壤渗流中渗透系数与液桥力关系研究[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 322 − 327 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020032501
引用本文: 南 轩, 刘艳慧, 孙语晨, 赵崤隆, 李云川, 饶 增. 土壤渗流中渗透系数与液桥力关系研究[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 322 − 327 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020032501
NAN Xuan, LIU Yan-hui, SUN Yu-chen, ZHAO Xiao-long, LI Yun-chuan, RAO Zeng. Study on the relationship between permeability coefficient and liquid bridge force in soil seepage[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 322 − 327 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020032501
Citation: NAN Xuan, LIU Yan-hui, SUN Yu-chen, ZHAO Xiao-long, LI Yun-chuan, RAO Zeng. Study on the relationship between permeability coefficient and liquid bridge force in soil seepage[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 322 − 327 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020032501

土壤渗流中渗透系数与液桥力关系研究

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020032501
基金项目: 云南省教育厅科学研究基金项目(2019Y0077)、云南省重大科技专项计划项目资助(202002AE090010)
详细信息
    作者简介:

    南轩:南 轩(1992−)汉族,陕西西安人,硕士研究生,主要方向:多相流与渗流数值分析。E-mail: 1053010027@qq.com

    通讯作者:

    E-mail: 171879506@qq.com

  • 中图分类号: TP391.41

Study on the relationship between permeability coefficient and liquid bridge force in soil seepage

  • 摘要: 为了研究土壤渗流速度的动态变化过程,借助渗透率动态测试装置,监测渗透系数在不同水头作用下的变化趋势。采用计算流体力学与离散单元(CFD-DEM)数值分析方法,结合应用程序接口(API)二次开发功能,实现颗粒之间随着水分增加而产生液桥力的过程,分析颗粒之间的液桥力对渗流速度的影响。结果表明:不同水头下,测试的土壤渗透系数随着时间的延长而降低,相比于颗粒堆积方法分析渗流过程中渗透系数的变化情况,通过API加入液桥力,颗粒的粘结作用增强,渗透系数呈现与实验一致的变化过程,证明液桥力是导致渗流过程中渗透系数突然降低的一个影响因素。
  • 图  1  颗粒液桥的形成过程

    Figure  1.  Formation process of the particle bridge

    图  2  试件模型与试验装置

    Figure  2.  specimen model and test device

    图  3  颗粒间形成液桥结构

    Figure  3.  Structure of a liquid bridge formed between particles

    图  4  土壤渗流过程中液相的体积分布

    Figure  4.  Volume distribution of liquid phase during soil seepage process

    图  5  实验测试土壤渗透系数与模拟平均流速变化曲线

    Figure  5.  Experimental test of soil permeability coefficient and simulated average velocity curve

    图  6  土壤颗粒之间的接触数量

    Figure  6.  Number of contacts between soil particles

    表  1  土壤颗粒的相关离散元参数

    Table  1.   Parameters of discrete element of soil particles

    参数
    Parameter
    恢复系数
    Recovery factor
    静摩擦系数
    Coefficient of static friction
    动摩擦系数
    Coefficient of dynamic friction
    密度(kg m−3
    Density
    剪切模量(Pa)
    Shear modulus
    泊松比
    Poisson's ratio
    红黏土 0.55 0.2 0.1 2600 1e7 0.25
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    表  2  铁冲流域土壤颗粒筛分结果

    Table  2.   Soil particle sieving results in the Tiechong River Basin

    筛子孔径 (mm)
    Size of soil particle
    质量占比 (%)
    Mass content
    0.5 15
    1 65
    2 20
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-25
  • 修回日期:  2020-11-26
  • 刊出日期:  2021-04-08

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