本文關(guān)鍵詞：新疆地下集水工程滲濾系統(tǒng)淤堵細(xì)觀機(jī)理研究

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【摘要】：基于離散元基本理論,利用PFC3D程序內(nèi)置的fish語(yǔ)言編程并建立充分考慮流固耦合效應(yīng)的基土-濾層滲流模型,并在一定的水力梯度下對(duì)均勻級(jí)配基土、間斷級(jí)配基土、連續(xù)級(jí)配基土進(jìn)行不同層間系數(shù)下的基土-濾層滲透數(shù)值模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)了滲濾系統(tǒng)中基土、濾層及兩者界面處的孔隙率、滲透率,基土流失量及侵蝕基土顆粒在濾層各層的滯留量等參數(shù)隨滲流作用時(shí)間的演化過(guò)程,并以此評(píng)估不同層間系數(shù)下各滲濾模型的保土性、透水性和防淤性等特性,以期得出適用于地下集水工程濾料設(shè)計(jì)的層間系數(shù)范圍及其滲濾系統(tǒng)淤堵的細(xì)觀機(jī)理。結(jié)果表明:(1)地下集水工程滲濾系統(tǒng)主要會(huì)發(fā)生兩種淤堵,一種是界面處細(xì)粒聚集造成的“濾餅”淤堵,另外一種是,選擇的濾料過(guò)粗時(shí)大量基土細(xì)粒穿過(guò)濾層造成的集水廊道淤堵。滲濾系統(tǒng)是否發(fā)生淤堵以及發(fā)生何種淤堵主要取決于基土級(jí)配的特點(diǎn)以及層間系數(shù)的取值。(2)對(duì)于均勻級(jí)配基土,大部分基土顆粒參與構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu),細(xì)粒不會(huì)在滲流力作用下沿骨架顆粒間隙遷移。當(dāng)界面處基土顆粒流失之后,基土顆粒移動(dòng)表現(xiàn)為整體向下游移動(dòng)。對(duì)于均勻的濾料,當(dāng)層間系數(shù)D15/d85≤5時(shí),滲濾系統(tǒng)不僅可保持穩(wěn)定,而且透水功能良好。(3)對(duì)于連續(xù)級(jí)配基土,基土細(xì)粒在基土中移動(dòng)困難,且層間系數(shù)合適時(shí),該基料具有較好的自濾能力,在界面處滯留的粗粒和稍粗細(xì)粒,不僅可阻止上游細(xì)粒向下游流失,也會(huì)形成透水性稍大的架空結(jié)構(gòu)。該情況下,層間系數(shù)D15/d85*小于2.3時(shí),界面處發(fā)生濾餅淤堵;D15/d85*介于2.3~4.3之間時(shí),基土的自濾效果和滲濾系統(tǒng)的透水功能均較好。(4)對(duì)于間斷寬級(jí)配基土,級(jí)配曲線水平段以上部分為粗粒,以下部分為細(xì)粒,粗粒構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu),細(xì)粒填充粗粒間孔隙。中間粒徑缺失致使細(xì)粒可在滲流力的作用下在骨架顆粒間自由穿梭。此特點(diǎn)決定了,D15/d85*5時(shí),界面處發(fā)生濾餅淤堵;D15/d85*6時(shí),大量基土細(xì)粒穿透濾層,淤積集水廊道;僅當(dāng)D15/d85*介于5~6之間時(shí),滲濾系統(tǒng)在流失部分基土顆粒后保持穩(wěn)定,并且具有良好的透水功能。
【關(guān)鍵詞】：基土-濾層 層間系數(shù) 滲濾系統(tǒng) 自反濾效應(yīng) 顆粒流
【學(xué)位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TV139.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 研究目的和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 地下取水技術(shù)研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 濾層準(zhǔn)則研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究的主要內(nèi)容12-13
• 第2章 離散單元法的基本理論13-16
• 2.1 離散元法的基本思想13-14
• 2.2 離散單元法的發(fā)展現(xiàn)狀14
• 2.3 顆粒流（PFC）的應(yīng)用領(lǐng)域及其基本假定14-16
• 第3章 PFC流固耦合顆粒流分析模型16-20
• 3.1 固相運(yùn)動(dòng)方程16-18
• 3.2 液相流動(dòng)方程18-19
• 3.3 固液耦合方程及PFC程序的計(jì)算流程19-20
• 第4章 均勻基土 濾層滲濾系統(tǒng)的顆粒流模擬20-30
• 4.1 數(shù)值試驗(yàn)過(guò)程20-22
• 4.1.1 均勻基土-濾層滲濾系統(tǒng)數(shù)值模型20-21
• 4.1.2 數(shù)值模型的建立及試驗(yàn)過(guò)程21-22
• 4.2 均勻基土對(duì)應(yīng)數(shù)值模型試驗(yàn)結(jié)果分析22-28
• 4.2.1 不同層間系數(shù)對(duì)應(yīng)的滲濾系統(tǒng)中基土顆粒的移動(dòng)狀態(tài)22-24
• 4.2.2 不同層間系數(shù)下滲濾系統(tǒng)水力特性分析24-28
• 4.3 本章小結(jié)28-30
• 第5章 連續(xù)級(jí)配基土 濾層滲濾系統(tǒng)的顆粒流模擬30-41
• 5.1 數(shù)值試驗(yàn)過(guò)程30-32
• 5.1.1 連續(xù)級(jí)配基土-濾層滲濾系統(tǒng)數(shù)值模型的建立30-31
• 5.1.2 數(shù)值模型的建立及試驗(yàn)過(guò)程31-32
• 5.2 連續(xù)級(jí)配基土對(duì)應(yīng)數(shù)值模型試驗(yàn)結(jié)果分析32-39
• 5.2.1 不同層間系數(shù)對(duì)應(yīng)的滲濾系統(tǒng)中基土顆粒的移動(dòng)狀態(tài)33-35
• 5.2.2 不同層間系數(shù)下滲濾系統(tǒng)水力特性分析35-39
• 5.3 本章小結(jié)39-41
• 第6章 間斷級(jí)配基土 濾層滲濾系統(tǒng)的顆粒流模擬41-58
• 6.1 數(shù)值試驗(yàn)過(guò)程41-44
• 6.1.1 間斷級(jí)配基土-濾層滲濾系統(tǒng)數(shù)值模型的建立41-43
• 6.1.2 數(shù)值模型的建立及試驗(yàn)過(guò)程43-44
• 6.2 基土1對(duì)應(yīng)數(shù)值模型試驗(yàn)結(jié)果分析44-49
• 6.2.1 不同層間系數(shù)對(duì)應(yīng)的滲濾系統(tǒng)中基土顆粒的移動(dòng)狀態(tài)44-45
• 6.2.2 不同層間系數(shù)下滲濾系統(tǒng)水力特性分析45-49
• 6.3 基土2對(duì)應(yīng)數(shù)值模型試驗(yàn)結(jié)果分析49-55
• 6.3.1 不同層間系數(shù)對(duì)應(yīng)的滲濾系統(tǒng)中基土顆粒的移動(dòng)狀態(tài)49-50
• 6.3.2 不同層間系數(shù)下滲濾系統(tǒng)水力特性分析50-55
• 6.4 粒徑缺失區(qū)間顆粒在滲流的過(guò)程中的作用分析55-56
• 6.5 本章小結(jié)56-58
• 第7章 工程實(shí)例分析58-63
• 7.1 失效工程案例分析58-61
• 7.1.1 工程概況58-59
• 7.1.2 失效原因分析59-61
• 7.2 工程有效案例分析61-63
• 7.2.1 工程概況61-62
• 7.2.2 工程有效原因分析62-63
• 第8章 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 作者簡(jiǎn)歷69

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