液体通过颗粒土壤毛细上升的渗流研究

毛细上升在洪水区路堤建设中起着至关重要的作用，其中向土壤中添加疏水化合物以抑制水的上升并避免路面可能的损坏。水通过液桥、弯月面和三聚体上升，其宽度和连通性取决于颗粒间毛细桥的最大半长 $\lambda$。低 $\lambda$ 产生不连通结构，各处均为小团簇。相反，高 $\lambda$ 会形成三聚体和封闭体积的渗流团簇，从而形成毛细上升的自然路径。在此，我们研究了随机密堆积单分散球体颗粒介质中该几何结构随 $\lambda$ 变化的渗流相变。我们确定了渗流阈值 $\lambda_{c} = (0.049 \pm 0.004)R$（其中 $R$ 为颗粒球体半径）以及关联长度的临界指数 $\nu = (0.830 \pm 0.051)$，表明该渗流相变属于普通渗流的普适类。