动荷载效应下间隙级配土体渗蚀启动机理研究

来源：中国血液净化杂志2025年第10期北京时间：

作者：曹志刚, 汪子晗, 肖铮, 蔡袁强, 李光强

单位：1. 浙江大学建筑工程学院, 浙江杭州 310058;2. 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司, 浙江杭州 310012;3. 浙江工业大学土木工程学院, 浙江杭州 310014;4. 中铁四局集团有限公司, 安徽合肥 230022"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51978611)

摘要：暴雨气候条件易在路基土体中引发强渗流与渗蚀作用，路基上部承受的交通动载往往会加剧路基渗蚀发展，造成的城市道路塌陷事故屡有发生。针对上述问题，基于计算流体动力学耦合离散单元法(CFD-DEM)，建立土体渗蚀数值分析模型，并通过固定时间步长更新阶梯型荷载变量算法,实现了渗蚀模型的动荷载加载；自主研发了一种动荷载与渗流耦合加载的可视化渗蚀试验平台，首次实现任意波形动载下的土体渗蚀可视化试验研究，分析了动荷载对土体内部稳定性与渗蚀发展规律的影响机理。研究发现：动荷载一方面对土骨架产生扰动，同时在土体中产生局部高孔压，加剧颗粒所受流体拖曳力，两者共同作用使土颗粒加速接近临界运动状态；动载效应下土体内部稳定性显著降低，渗蚀启动临界水头降低。随着动荷载频率增大，土骨架扰动与土体内部局部水力梯度波动加剧，土体发生内部渗蚀的临界水力梯度随动载频率的增加而呈指数降低。所提出的CFD-DEM动荷载模拟方法为路基渗蚀分析提供了有效手段，所发现的动载效应下路基渗蚀发展规律可为路基渗蚀病害评估与处治提供依据。

关键词：路基工程,渗蚀,动荷载,CFD-DEM,土体内部稳定性,临界水力梯度

基金资助：国家自然科学基金项目(51978611)