间断级配颗粒土中颗粒迁移的时空演化:来自试验观测的启示

本研究呈现了管涌全过程颗粒迁移特征的物理观测与见解。利用专门构建的同轴渗透仪单元,对理想化内部不稳定间断级配颗粒土在不同细粒含量与水力荷载条件下进行管涌试验。试样由较粗颗粒单层构成的粗层及其下由细、粗颗粒混合而成的混合层制备;这使混合层内细粒组分能随向上渗流穿过粗层迁移。沿试样的局部孔隙率分布由空间时域反射法及反演算法确定,由此开发出初始条件孔隙率差异的新场图。该场图为孔隙率时空变化提供了可视化指引,并使得试样内部颗粒迁移从起始、发展到冲出的定量表征成为可能。由场图确定的临界起始条件与常规方法所得结果相当,从而强有力地验证了基于孔隙率场图的应用。随着管涌发展,细粒侵入粗层的高度随时间线性增加,而混合层向粗层的总体颗粒迁移速率呈非线性演化,且在试样达到完全混合状态(细粒侵入整个粗层)时迁移速率增大。完全混合状态的达成取决于间断级配土的结构……(全文摘要见PDF)。