基于空间时域反射法对内部侵蚀过程中孔隙率分布瞬态演化的物理观测

使用专门建造的渗透仪在过滤实验的混合过程中探究孔隙率的瞬态演化。实验考虑向上渗流，并探究了基料与滤料粒径以及不同水力条件的影响。该渗透仪充当同轴传输线，基于空间时域反射法实现电磁测量，并通过反演技术获得孔隙率剖面。从孔隙率场图中提取了混合过程起始与推进的定量特征。极限起始条件受几何与水力因素影响，临界流速对基料粒径表现出强依赖性，而临界水力梯度对滤料粒径表现出更强依赖性。混合过程的推进特征既表现为基料颗粒向滤层的运移，也表现为因基料-滤料界面有效应力降低导致局部承载破坏而引发的滤料颗粒向基层的沉降。混合带的发展速率强烈依赖于水力加载条件与基料粒径，但完全混合后试样的最终高度与水力加载路径无关。