水下颗粒柱体破坏模式的数值研究
地球物理
2023-08-15 v2 软凝聚态物质
摘要
在水下砂质斜坡中，土壤侵蚀常由两种主要机制共同导致：溃决（指陡坡发生退行式破坏并形成浊流）以及瞬时滑动楔块（即剪切破坏），后者同样有助于塑造沉积土体的形态。尽管存在多种破坏模式，本文采用双流体方法研究颗粒柱体的溃决与剪切破坏。该数值模型首先用于模拟不同初始体积分数的小尺度颗粒柱体坍塌，以研究初始条件对主要流动动力学的作用。对于疏松堆积的颗粒柱体，多孔介质初始收缩，由此产生的正孔隙压力导致快速坍塌；而对于初始密实堆积的柱体，多孔介质初始膨胀并产生负孔隙压力，从而稳定颗粒柱体，导致缓慢坍塌。所提数值方法在形态与超孔隙压力方面与实验数据吻合良好。数值结果扩展至称为溃决过程的大尺度应用。该现象可能自然发生于海岸或河流中的堤坝与河堤，但也可能在人类疏浚作业中触发。结果表明，两相流模型正确预测了与溃决过程相关的膨胀行为及随后的浊流。
引用
@article{arxiv.2304.09338,
title = {Numerical investigation of mode failures in submerged granular columns},
author = {Eduard Puig Montellà and Julien Chauchat and Cyrille Bonamy and Dave Weij and Geert Keetels and Tian-Jian Hsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.09338},
year = {2023}
}