短纤针刺土工布凭借其独特的三维结构,使其具有优良的过滤和排水功能。土工布是土工布的主要类型之一,广泛应用于各种土木、水利工程中,发挥排水功能。然而,目前国内对短纤维针刺土工布排水能力的评价仅限于在土工布平面内使用水流流量计进行间接测量,实验过程繁琐且耗时。因此,有必要结合实验从理论上探讨短纤维针刺土工布的水平渗透性及其规律,并尝试建立仿真效果更好的理论模型,以便高效准确地预测短纤维针刺土工布的水平渗透性。为改善土工织物水平渗透性预测依赖繁琐实验的现状。
本课题以达西定理为基础,结合前人研究织物垂直渗透性的思想,运用阻力理论模型和分形分析理论模型,建立了短纤维针刺土工布的水平渗透性模型,然后比较实验数据和水平渗透系数的短纤针刺土工布模拟模型匹配测试的可行性建立仿真模型的平面渗透率短纤针刺土工布和拟合效果的利弊。建立涤纶短纤维针刺土工布纵向等边三角形微单元模型,能够更准确地描述土工布纵向断面的孔隙几何尺寸,具有一定的创新意义。研究结论表明:在其他条件一定的情况下,涤纶短纤维针刺土工布的表面密度越大,水平渗透系数越大;随着正压的增大,水平渗透系数逐渐减小;随着压力的不断增大,水平渗透系数的变化幅度逐渐减小;
用两种模型模拟了涤纶短纤维针刺土工布的面内渗透性。结果表明,分形分析理论模型比阻力理论模型更可行;分形分析理论模型模拟的涤纶短纤维针刺土工布的水平渗透系数一般大于实验数据。这些结论对短纤维针刺土工布的实际应用具有一定的指导意义