间断级配砂土潜蚀过程的DEM-CFD耦合模拟研究

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：王永庆，刘智，熊磊，康捷，任杰

单位：（1.上饶市河道湖泊管护中心,2.江西省水利科学院,3.西安理工大学旱区水工程生态环境全国重点实验室

摘要：潜蚀是引起堤防和大坝等水利工程破坏的重要因素之一。为了深入探究潜蚀在细观尺度上的发生与发展机理，采用离散元（DEM）与计算流体力学（CFD）耦合的方法建立了土体潜蚀细观分析模型，以探讨水力梯度和细颗粒含量对土体潜蚀的影响，并分析细颗粒流失量、流失区域及力链数量等参数的变化规律。结果表明：潜蚀的发展过程可分为启动、发展、侵蚀和稳定4个阶段；在相同的细颗粒含量下，水力梯度越大，细颗粒流失速度越快；在相同水力梯度条件下，渗流初期细颗粒的流失速度随细颗粒含量增加而减小，但其累积流失量则随之增大；潜蚀开始时，颗粒流失首先出现在渗流出口处，随后逐渐从土体两端向中心扩展；随着样品中细颗粒的流失，颗粒体系内细颗粒接触链的数量减少，而粗颗粒接触链数量基本保持不变。

关键词：潜蚀,DEM-CFD耦合,细颗粒含量,水力梯度,堤坝

基金资助：国家重点研发计划项目(2023YFC3012200)；江西省水利厅科技计划项目（202224ZDKT14）；江西省水工安全工程技术研究中心开放基金项目(2022SKSG04)