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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (S1): 249-261.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.S1.022
林钰丰1, 吴剑2, 郑波1, 刘志强1, 陈鹏1, 刘凯1, 方勇3, *, 何川3
LIN Yufeng1, WU Jian2, ZHENG Bo1, LIU Zhiqiang1, CHEN Peng1, LIU Kai1, FANG Yong3, *, HE Chuan3
摘要: 为探究膨润土泥浆中粗颗粒粒径组成对浆液渗透行为的影响,基于DEM建立颗粒流数值模型,利用球形颗粒形成孔隙,以实际泥浆中的颗粒粒径分布为准,还原实际泥浆中粒径超过20 μm的粉粒和砂粒;以此前的室内渗透试验研究为基础,开展与之相对应的数值计算。计算结果显示: 1)泥浆中不同粗颗粒粒径组成对泥浆渗透堵塞过程有明显影响,随着泥浆中粗颗粒粒径逐渐增大,泥浆颗粒从渗透到堵塞形成,所消耗的泥浆颗粒质量呈现出先减小后增大的特点,证实了对于一个具体的孔隙介质,存在最佳堵塞粒径的结论; 2)向浆液中添加适量小于最佳粒径的连续级配粗颗粒,可以在泥浆渗透堵塞过程中获得最小的泥浆消耗量,数值模拟的试验结果与室内试验的研究结论一致; 3)在每一条颗粒渗透路径上,砂层的孔隙分布是随机的,颗粒的停滞深度是不同的,但同一直径的颗粒群的渗透深度有一定的规律性,颗粒越小,其分布的范围越大; 4)在实际工程中,建议采用0.2D15(累积质量达到15%时的地层颗粒粒径)作为最佳堵塞粒径,也可通过开展渗透试验确定具体地层的最佳堵塞粒径,将小于最佳堵塞粒径的砂颗粒均匀添加至膨润土基浆中,可以配制出同等条件下渗透滤失量较小的泥浆。