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基于离散元基本理论,利用PFC3D程序内置的fish语言编程并建立充分考虑流固耦合效应的基土-滤层渗流模型,并在一定的水力梯度下对均匀级配基土、间断级配基土、连续级配基土进行不同层间系数下的基土-滤层渗透数值模拟试验。试验过程中监测了渗滤系统中基土、滤层及两者界面处的孔隙率、渗透率,基土流失量及侵蚀基土颗粒在滤层各层的滞留量等参数随渗流作用时间的演化过程,并以此评估不同层间系数下各渗滤模型的保土性、透水性和防淤性等特性,以期得出适用于地下集水工程滤料设计的层间系数范围及其渗滤系统淤堵的细观机理。结果表明:(1)地下集水工程渗滤系统主要会发生两种淤堵,一种是界面处细粒聚集造成的“滤饼”淤堵,另外一种是,选择的滤料过粗时大量基土细粒穿过滤层造成的集水廊道淤堵。渗滤系统是否发生淤堵以及发生何种淤堵主要取决于基土级配的特点以及层间系数的取值。(2)对于均匀级配基土,大部分基土颗粒参与构成骨架结构,细粒不会在渗流力作用下沿骨架颗粒间隙迁移。当界面处基土颗粒流失之后,基土颗粒移动表现为整体向下游移动。对于均匀的滤料,当层间系数D15/d85≤5时,渗滤系统不仅可保持稳定,而且透水功能良好。(3)对于连续级配基土,基土细粒在基土中移动困难,且层间系数合适时,该基料具有较好的自滤能力,在界面处滞留的粗粒和稍粗细粒,不仅可阻止上游细粒向下游流失,也会形成透水性稍大的架空结构。该情况下,层间系数D15/d85*小于2.3时,界面处发生滤饼淤堵;D15/d85*介于2.3~4.3之间时,基土的自滤效果和渗滤系统的透水功能均较好。(4)对于间断宽级配基土,级配曲线水平段以上部分为粗粒,以下部分为细粒,粗粒构成骨架结构,细粒填充粗粒间孔隙。中间粒径缺失致使细粒可在渗流力的作用下在骨架颗粒间自由穿梭。此特点决定了,D15/d85*<5时,界面处发生滤饼淤堵;D15/d85*>6时,大量基土细粒穿透滤层,淤积集水廊道;仅当D15/d85*介于5~6之间时,渗滤系统在流失部分基土颗粒后保持稳定,并且具有良好的透水功能。