基于格子Boltzmann方法土体CT扫描切片细观渗流场的-岩土力学.PDFVIP

第 37 卷第 5 期 岩 土 力 学 Vol.37 No.5 2016 年 5 月 Rock and Soil Mechanics May 2016 DOI ：10.16285/j.rsm.2016.05.034 基于格子Boltzmann 方法土体CT 扫描切片 细观渗流场的数值模拟 崔冠哲，申林方，王志良，唐正光，徐则民 （昆明理工大学 建筑工程学院，云南 昆明 650500 ） 摘 要：基于格子 Boltzmann 方法，采用 D2Q9 基本模型，上、下边界采用非平衡外推格式，左、右不透水边界及土颗粒采 用反弹格式设置边界条件，对土体细观渗流场进行数值模拟。首先将试验测得物理单位的数据转化为格子单位，然后用 Matlab 编制程序，对 CT 扫描切片进行处理，生成土体细观的数据结构，最后把格子单位表示的结果再转为物理单位，分析了渗流 流速的变化规律，得到了整体和局部渗流场的分布情况。分析结果表明：（1）孔道处的流速 U 随着入渗时间的延长而逐渐 达到一个相对稳定值，进而得到流体从开始入渗至稳定状态经历的准确时间 T；（2 ）平均渗流速度由入口处沿y 轴负方向逐 渐递减，且小于入口处的平均渗流流速；（3）渗流量主要受控于通道的连通性、孔隙大小，最大渗流速度集中在通道的窄孔 道处，封闭的孔道和孔隙渗流速度为 0 。格子 Boltzmann 方法能有效地对 CT 扫描得到的 2D 切片进行数值模拟，可以定量、 准确地研究真实土体渗流场的变化机制。 关 键 词：格子 Boltzmann 方法；渗流场；2D 扫描切片；数值模拟 中图分类号：TU 4 11 文献标识码：A 文章编号：1000－7598 (2016) 05－1497－06 Numerical simulation of mesoscopic seepage field of soil CT scanned slice based on lattice Boltzmann method CUI Guan-zhe, SHEN Lin-fang, WANG Zhi-liang, TANG Zheng-guang, XU Ze-min (Faculty of Civil Engineering and Mechanics, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650500, China)